JP5139372B2 - プレス機械における安全装置 - Google Patents

Description

本発明はプレス機械における安全装置に係り、特に、プレス機械のスライド下降時におけるプレス型の破損や手作業による災害を防ぐことができる安全装置に関する。

従来から、自動車の車体パネル等をプレス加工するためのプレス機械は図４に示すように、ダイが設けられた上型５２及びポンチが設けられた下型５３から構成され被プレス材（図示せず。）をプレス加工するプレス型５１を装着するために、上型５２が固定され上下方向に昇降するスライド５４と、下型５３がボルスタ５５を介して固定されるベッド５６とを備え、スライド５４はメインモータＭ１０によって上下方向に往復運動する。このメインモータＭ１０の回転運動をスライド５４の往復運動に変換するために、クランク機構やリンク機構などから構成されている駆動部５７がスライド５４に連結され、この駆動部５７にメインモータＭ１０の回転運動を伝達するためのクラッチ・ブレーキ５８が、メインモータＭ１０及び駆動部５７間に設けられている。なお、図４においては、ベッド５６は地下ピットＵＰに埋設されている。

また、このプレス機械５０には図５（Ａ）に示すように、被プレス材２００の位置ずれ等の投入ミスを検知するセンサ５９を備えている。このセンサ５９は、プレス型５１の加工領域に被プレス材２００が正常に投入されると、プレス型５１に対応して設けられているドグ６０が作動することを検出し、正常状態として認識することができる（例えば、特許文献１参照。）。

このようなプレス機械は、人搬送ライン、ロボット搬送ライン及びフィードバー搬送ラインに設置される。人搬送ラインは図６（Ａ）に示すように、作業者Ｗ自身がプレス機械５０に装着されたプレス型５１に被プレス材２００を搬入、搬出するものである。ロボット搬送ラインは図６（Ｂ）に示すように、搬送ロボット６１によってプレス機械５０に装着されたプレス型５１に被プレス材（図示せず。）を搬入、搬出するものである。フィードバー搬送ラインは図７に示すように、多工程のプレス加工を一台のプレス機械５００で行うトランスファプレス加工に用いる搬送ラインで、２本のフィードバー６２ａ、６２ｂが被プレス材（図示せず。）の搬送方向に沿ってプレス機械５００の前後に平行に配置されている。このフィードバー６２ａ、６２ｂに対して移動可能に備えられたバキュームカップ、フィンガ（図示せず。）等の被プレス材固定手段によって、各プレス型５１に被プレス材を搬入、搬出するものである。

このように構成されたプレス機械でプレス加工を行うには、例えば人搬送ラインの場合、作業者が予めプレス機械５０のスライド５４が最上死点に達するまでの間に、プレス型５１の下型５３に被プレス材２００を搬送してセットする。プレス機械は、スライドが最上死点に達すると一旦停止するので、作業者がスイッチ等を操作することでクラッチ・ブレーキを接続してスライドを下降させ、下型にセットされた被プレス材をプレス型によってプレス加工することができる。この際、図５（Ａ）に示すように、センサ５９がプレス型５１の異常状態を検知すると、プレス機械５０の制御部（図示せず。）はスライド５４の下降を停止させるためにクラッチ・ブレーキ５８を切断する。

被プレス材２００をプレス加工後、プレス機械５０はクラッチ・ブレーキ５８を接続したままなので、スライド５４は上昇する。したがって、作業者は、予めプレス機械５０のスライド５４が最上死点に達するまでの間に、プレス型５１の下型５３に被プレス材２００を搬送してセットすることができる。以下、このプレス作業工程を繰り返すことで量産することができる。

なお、このプレス作業工程をロボット搬送ラインやフィードバー搬送ラインで行う場合には、制御部が搬送ロボットやフィンガと共にスライドを制御することで、プレス加工を自動化させることができる。

実開平７−２６０１１号公報

しかしながら、上述した背景技術に記載したプレス機械では、被プレス材の位置ずれ等の投入ミスによるプレス型の異常状態をセンサ５９で検知してクラッチ・ブレーキ５８で駆動部５７の切り離しとブレーキ操作をするが、スライド５４は慣性力で急には停止することはできず、図５（Ｂ）に示すように、スライド５４の下降位置によってはそのままプレス加工を行ってしまう難点があった。プレス型５１の異常状態のままプレス加工を行ってしまうと、その異常状態が被プレス材２００の位置ずれの場合にはプレス型５１を破損してしまう虞があり、また、異常状態が作業者の手や体の一部がプレス型の加工領域に入り込んでいる場合には怪我や生命の危険につながるトラブルになる虞があった。

本発明は、このような従来の難点を解消するためになされたもので、プレス型の異常状態でスライドが下降してもプレス型の破損や手作業による災害を防ぐことができるプレス機械における安全装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成する第１の態様であるプレス機械における安全装置は、ダイが設けられた上型及びポンチが設けられた下型から構成され被プレス材をプレス加工するプレス型を装着するために、上型が固定され上下方向に昇降するスライドと、下型がボルスタを介して固定されるベッドとを備えているプレス機械において、ベッドの下方に配置され当該ベッドを昇降可能にロッド先端に固定するベッド用シリンダと、スライド及びベッドを切り離し可能に連結する連結機構と、プレス型の加工領域内における被プレス材の位置ずれや異物混入等のプレス型の異常状態を検知するセンサと、センサが異常状態を検知すると、連結機構を制御してスライド及びベッドを連結することでその相対距離を固定させると共に、ベッド用シリンダを制御してベッドを下降させる制御部とを備えているものである。

このような第１の態様であるプレス機械における安全装置によれば、プレス型において被プレス材の位置ずれ等の投入ミスが発生した場合に、連結機構がスライド及びベッドを連結させると共に、プレス加工を行うための定位置にベッドを固定しているベッド用シリンダのロッドをベッドの自重によって下降させることができるので、クラッチ・ブレーキが切断された状態でスライドが慣性力で下降しても、スライド及びベッド間の相対距離を確実に固定させることができる。また、センサによってプレス型の異常状態を検知すると、制御部で連結機構及びベッド用シリンダを制御することができる。

本発明の第２の態様は第１の態様であるプレス機械における安全装置において、連結機構は、スライドに固定される第１の連結部材と、ベッドに配置される第２の連結部材と、第１の連結部材及び第２の連結部材それぞれに嵌合部が設けられ当該２つの連結部材の各嵌合部を嵌合することで相対距離を固定させる嵌合手段と、ベッドに固定されると共に制御部によって制御され、２つの連結部材の各嵌合部が嵌脱可能なように第２の連結部材をロッド先端に固定する連結機構用シリンダとから構成されているものである。なお、本明細書において「嵌脱」とは嵌めたり脱したりすることを意味する。

このような第２の態様であるプレス機械における安全装置によれば、連結機構用シリンダは、前進側圧力を加えることで、第２の連結部材の嵌合部を第１の連結部材の嵌合部に嵌合させることができ、後進側圧力を加えることで、第１の連結部材の嵌合部に嵌合している第２の連結部材の嵌合部を離脱させることができる。

本発明の第３の態様は第２の態様であるプレス機械における安全装置において、嵌合手段の各嵌合部は、噛み合わせ可能なラックである。

このような第３の態様であるプレス機械における安全装置によれば、スライドが昇降しても常時各ラックの歯部同士が距離を保ったまま対向させることができるので、スライドの昇降状態において連結機構用シリンダがロッドによって第２の連結部材を第１の連結部材に向かって前進させても、各ラックの歯部同士を噛み合せることができる。

本発明のプレス機械における安全装置によれば、開口しているプレス型の上型及び下型の相対距離を固定した状態でスライドを下降させることができるので、プレス型の異常状態でスライドが下降してもプレス型の破損や手作業による災害を防ぐことができる。

本発明のプレス機械における安全装置の好ましい実施の形態例を示す図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。 図１のプレス機械のセンサがプレス型の異常状態を検知しない場合の動作状態を示す説明図で、（Ａ）はプレス型が開いた状態の図、（Ｂ）はプレス型が閉じた状態の図である。 図１のプレス機械のセンサがプレス型の異常状態を検知した場合の動作状態を示す説明図で、（Ａ）はプレス型が開いた状態の図、（Ｂ）は連結機構の動作状態の図、（Ｃ）はベッド用シリンダの動作状態の図である。 従来のプレス機械を示す正面図である。 図４のプレス機械の動作状態を示す説明図で、（Ａ）はプレス型が開いた状態の図、（Ｂ）はプレス型のスライドが慣性力によって下降した状態の図である。 プレス機械の適用例を示す説明図で、（Ａ）は人搬送ラインに適用した図、（Ｂ）はロボット搬送ラインに適用した図である。 プレス機械をフィードバー搬送ラインに適用した例を示す説明図である。

以下、本発明のプレス機械における安全装置を実施するための形態例について図面に基き説明する。本発明の安全装置は図１（Ａ）に示すように、ダイが設けられた上型２１及びポンチが設けられた下型２２から構成され被プレス材（図示せず。）をプレス加工するプレス型２を装着するために、上型２１が固定されメインモータＭ１によって上下方向に昇降するスライド３と、メインモータＭ１の回転運動をスライド３の往復運動に変換する駆動部４と、メインモータＭ１及び駆動部４間に設けられ駆動部４にメインモータＭ１の回転運動を伝達するためのクラッチ・ブレーキ５と、下型２２がボルスタ６を介して固定されるベッド７とを備えているプレス機械１に適用される。

このプレス機械１は、駆動部４がクランク機構やリンク機構などから構成され、クラッチ・ブレーキ５が機械式クラッチあるいは摩擦式クラッチなどから構成されている。また、ベッド７には複数のコラム（図示せず。）が立設され、このコラムの上部にはメインモータＭ１、駆動部４及びクラッチ・ブレーキ５が組み込まれたクラウン８が固定されている。なお、図１（Ａ）においては、ベッド７は地下ピットＵＰに埋設されている。

このようなプレス機械１に適用される安全装置１０は、ベッド７の下方の地下ピットＵＰ内に配置され当該ベッド７を昇降可能にロッド１１ａの先端に固定するベッド用シリンダ１１と、スライド３及びベッド７を切り離し可能に連結する連結機構１２とを備えている。ベッド用シリンダ１１は、ベッド７を上昇させる時に上昇側圧力を加えるもので、その上昇側圧力を抜くことでベッド７の自重で当該ベッド７を下降させることができる。なお、このベッド用シリンダ１１は図１（Ａ）においては３台が配置されているが、配置数は支持する部材の重量により増減する。

安全装置１０をこのように構成することで、プレス型２において被プレス材の位置ずれ等の投入ミスが発生した場合に、連結機構１２がスライド３及びベッド７を連結させると共に、プレス加工を行うための定位置にベッド７を固定しているベッド用シリンダ１１のロッド１１ａをベッド７の自重によって下降させることができるので、クラッチ・ブレーキ５が切断された状態でスライド３が慣性力で下降しても、スライド３及びベッド７間の相対距離を確実に固定させることができる。

また、安全装置１０は、プレス型２の加工領域内における被プレス材の位置ずれや異物混入等のプレス型２の異常状態を検知するセンサ１３と、センサ１３がプレス型２の異常状態を検知すると、連結機構１２を制御してスライド３及びベッド７を連結することでその相対距離を固定させると共に、ベッド用シリンダ１１を制御してベッド７を下降させる制御部１４とを備えている。

センサ１３は、従来のプレス機械と同様に、プレス型２の加工領域をセンサ領域ＳＡとするもので、光学式センサやカメラを使用することができ、光学式センサの場合、プレス型２の加工領域にレーザ光線や赤外線などの光線を投光させ、その光線が遮光されると、プレス型２の異常状態として検知することができ、カメラの場合、カメラで撮像された動作状況からプレス型２の異常状態と後述する制御部１４によって判断することができる。なお、光学式センサ及びカメラをそれぞれプレス型２の近傍に設けることで、光学式センサによる被プレス材の位置ずれ等の投入ミスの検査と共に、カメラによる異物混入等の検査も行うことが可能になる。

制御部１４は、センサ１３、連結機構１２及びベッド用シリンダ１１と共に、クラッチ・ブレーキ５及びメインモータＭ１に電気的に接続され、各部と電気信号の伝達ができるようになっている。なお、図１（Ａ）においては接続線を省略している。

このようなセンサ１３及び制御部１４を備えることで、センサ１３によってプレス型２の異常状態を検知すると、制御部１４で連結機構１２及びベッド用シリンダ１１を制御することができる。

また、この安全装置１０の連結機構１２は図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、例えば、スライド３に固定される第１の連結部材１２１と、ベッド７に配置される第２の連結部材１２２と、第１の連結部材１２１及び第２の連結部材１２２それぞれに嵌合部１２３ａ、１２３ｂが設けられ当該２つの連結部材１２１、１２２の各嵌合部１２３ａ、１２３ｂを嵌合することで相対距離を固定させる嵌合手段１２３と、ベッド７に固定されると共に制御部１４によって制御され、２つの連結部材１２１、１２２の各嵌合部１２３ａ、１２３ｂが嵌脱可能なように第２の連結部材１２２をロッド１２４ａの先端に固定する連結機構用シリンダ１２４とから構成されている。連結機構用シリンダ１２４は、前進側圧力を加えることで、第２の連結部材１２２の嵌合部１２３ｂを第１の連結部材１２１の嵌合部１２３ａに嵌合させることができ、後進側圧力を加えることで、第１の連結部材１２１の嵌合部１２３ａに嵌合している第２の連結部材１２２の嵌合部１２３ｂを離脱させることができる。

なお、図１（Ａ）、（Ｂ）においては、第１の連結部材１２１、第２の連結部材１２２及び嵌合手段１２３はプレス型の４角の近傍に設置されているので、ベッド７の平行度を保った状態で支持することができる。また、連結機構１２がこのように構成されることで、制御部１４は連結機構用シリンダ１２４に電気的に接続されることになる。

嵌合手段１２３の各嵌合部１２３ａ、１２３ｂは、噛み合わせ可能なラックが採用されている。嵌合手段１２３の各嵌合部１２３ａ、１２３ｂをそれぞれラックにすると、スライド３が昇降しても常時各ラック１２３ａ、１２３ｂの歯部同士が距離を保ったまま対向させることができるので、スライド３の昇降状態において連結機構用シリンダ１２４がロッド１２４ａによって第２の連結部材１２２を第１の連結部材１２１に向かって前進させても、各ラック１２３ａ、１２３ｂの歯部同士を噛み合せることができるので、スライド３及びベッド７間の相対距離を確実に固定させることができる。

このように構成された安全装置１０の動作について、プレス機械１の動作と共に、図１（Ａ）、（Ｂ）、図２（Ａ）、（Ｂ）、図３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に基づき説明する。なお、この安全装置１０が組み込まれたプレス機械１は、人搬送ラインに設置されているものとする。また、連結機構１２は、第１の連結部材１２１、第２の連結部材１２２、嵌合手段１２３及び連結機構用シリンダ１２４から構成され、通常は、連結機構用シリンダ１２４によって第２の連結部材１２２のラック１２３ｂが第１の連結部材１２１のラック１２３ａから離れた状態で停止されている。さらに、通常は、ベッド用シリンダ１１によってベッド７がプレス加工を行うための定位置に固定されている。

作業者がプレス機械１でプレス加工を行うために、起動スイッチ（図示せず。）を起動操作すると、制御部１４がメインモータＭ１を駆動させると共にクラッチ・ブレーキ５を接続させることからスライド３は駆動部４によって上昇運動を開始するので、閉塞しているプレス型２の上型２１が下型２２から離隔していく。作業者は、スライド３が最上死点に達するまでの間に、下型２２に被プレス材２００（図２（Ａ）参照。）を搬送してセットする。プレス機械１は、スライド３が最上死点に達すると、制御部１４がクラッチ・ブレーキ５を切断するので、プレス型２は開口状態のまま停止している。したがって、作業者は再度、起動スイッチを起動操作すると、制御部１４がクラッチ・ブレーキ５を接続させることからスライド３は駆動部４によって下降を開始するので、開口しているプレス型２の上型２１が下型３１に接近していく。

この際、図１（Ａ）、図２（Ａ）に示すように、被プレス材２００が下型２２に対して正常にセットされることで、センサ１３がプレス型２の異常状態を検知していない場合には、制御部１４はクラッチ・ブレーキ５を接続したままなので、安全装置１０は動作せず、図２（Ｂ）に示すように、プレス型２は被プレス材２００をプレス加工することができる。被プレス材２００をプレス加工後、制御部１４はクラッチ・ブレーキ５を接続したままなので、スライド３は上昇する。したがって、作業者は、スライド３が最上死点に達するまでの間に、下型２２に被プレス材２００を搬送してセットすることができる。以下、このプレス作業工程を繰り返すことで量産することができる。

一方、図３（Ａ）に示すように、被プレス材２００が下型２２に対して位置ずれしてセットされている場合には、センサ１３のセンサ領域ＳＡにおいてプレス型２の異常状態を検知する。センサ１３がプレス型２の異常状態を検知すると、図３（Ｂ）に示すように、制御部１４が連結機構用シリンダ１２４を駆動させ第２の連結部材１２２を第１の連結部材１２１に向かって前進させるので、各ラック１２３ａ、１２３ｂの歯部同士を噛み合せることができる。さらに、図３（Ｃ）に示すように、制御部１４がベッド用シリンダ１１を制御して当該ベッド用シリンダ１１の上昇側圧力を抜くことで、ベッド７の自重で当該ベッド７を下降させる。なお、ベッド用シリンダ１１のシリンダストロークは、プレス型が最大に開口した状態でスライドを最下死点に到達させることができる寸法に設定することが可能である。

このように、制御部１４で連結機構用シリンダ１２４及びベッド用シリンダ１１を制御することで、クラッチ・ブレーキ５が切断された状態でスライド３が慣性力で下降しても、スライド３及びベッド７間の相対距離を確実に固定させることができることから上型２１及び下型２２は閉じることはないので、プレス型２の破損や手作業による災害を防ぐことができる。

また、上述した動作説明においては、プレス機械を人搬送ラインに設置させていたが、これに限らず、ロボット搬送ラインやフィードバー搬送ラインにも適用させることができる。ロボット搬送ラインの場合、複数のプレス機械を使用されるので、各プレス機械にこの安全装置１０を設置させる。また、フィードバー搬送ラインの場合、１台のプレス機械に複数のプレス型を配置させるので、各プレス型を装着するスライド及びベッド毎に安全装置を配置させることになる。このようなロボット搬送ライン及びフィードバー搬送ラインでは、プレス加工が自動化されるので、作業者が起動ボタンを起動操作することで、制御部がプレス機械の一連のプレス加工動作を自動制御する。

さらに、プレス型の交換を容易にするために走行式のボルスタであるムービングボルスタが利用されこともあるが、本発明の安全装置はボルスタ自体には設けられないので、このムービングボルスタが利用されるプレス機械にも容易に適用させることができる。

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。

１……プレス機械
２……プレス型
２１……上型
２２……下型
３……スライド
６……ボルスタ
７……ベッド

１０……安全装置
１１……ベッド用シリンダ
１１ａ……ロッド
１２……連結機構
１２１……第１の連結部材
１２２……第２の連結部材
１２３……嵌合手段
１２３ａ、１２３ｂ……ラック（嵌合部）
１２４……連結機構用シリンダ
１２４ａ……ロッド

１３……センサ
１４……制御部

Claims (3)

1. ダイが設けられた上型及びポンチが設けられた下型から構成され被プレス材をプレス加工するプレス型を装着するために、前記上型が固定され上下方向に昇降するスライドと、前記下型がボルスターを介して固定されるベッドとを備えているプレス機械において、
   前記ベッドの下方に配置され当該ベッドを昇降可能にロッド先端に固定するベッド用シリンダと、前記スライド及び前記ベッドを切り離し可能に連結する連結機構と、前記プレス型の加工領域内における前記被プレス材の位置ずれや異物混入等のプレス型の異常状態を検知するセンサと、前記センサが前記異常状態を検知すると、前記連結機構を制御して前記スライド及び前記ベッドを連結することでその相対距離を固定させると共に、前記ベッド用シリンダを制御して前記ベッドを下降させる制御部とを備えていることを特徴とするプレス機械における安全装置。
2. 前記連結機構は、前記スライドに固定される第１の連結部材と、前記ベッドに配置される第２の連結部材と、前記第１の連結部材及び前記第２の連結部材それぞれに嵌合部が設けられ当該２つの連結部材の各嵌合部を嵌合することで前記相対距離を固定させる嵌合手段と、前記ベッドに固定されると共に前記制御部によって制御され、前記２つの連結部材の前記各嵌合部が嵌脱可能なように前記第２の連結部材をロッド先端に固定する連結機構用シリンダとから構成されていることを特徴とする請求項１記載のプレス機械における安全装置。
3. 前記嵌合手段の前記各嵌合部は、噛み合わせ可能なラックであることを特徴とする請求項２記載のプレス機械における安全装置。

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