JP5152825B2 - プレス加工システム - Google Patents

Description

この発明は、プレス加工を主体として帯板材料から複雑形状を有する部品を加工する技術に関するものである。

従来から形状の複雑な部品のプレス加工では、複数のプレス工程を、1つの金型に等間隔で配置した順送り金型をプレス機に取り付け、帯状の薄板材料を一定間隔で送り、その都度プレス加工を行うことで、複数のプレス工程を配列順に行い、複雑な形状の部品加工を行っている。

通常、順送り加工では、1台のプレス機に１つの順送り金型を取り付け、１回のプレスストロークで順送り金型に配列された全てのプレス工程を同時に行う。従って、曲げや抜きで異なるプレス条件を付与したい場合でも、全てのプレス工程で同一のプレス条件しか設定できず、その中の１つでも故障を生じると、全ての工程の動作が止まり、その障害を取り除く作業の間、他の工程にも影響を及ぼすことになる。

また、材料の板厚変更や穴径、若干の形状などの些細な仕様変更があった場合、一部の工程のみを変更することで対応可能な場合でも、金型全体に対して改造を行うことになり、段取りが大掛かりになるばかりか、その間の部品製作を完全に止めることになる。

プレス加工においては、上記のような１台のプレス機に１つの順送り金型を取り付ける手法のほか、各々別個の金型を取り付けた複数のプレス機を並べて。被成形材料をそれらのプレス機に対して各種の搬送手段によって順に搬送し、所望の製品を成形することも行われている。

なお、複数のプレス・ユニットを生産ラインに沿って配列し、各プレスユニットを、作業順序に従って、所定サイクルで駆動するように構成したモジュール形プレス装置において、一端から他端に向けてワークの搬送ラインを直線的に構成したベッドと、上記搬送ラインに沿って搬送方向に配列された複数のプレス・ユニットと、搬送ラインの始端に配置されたワークの供給手段と、搬送ラインの終端に配置されたワークの取出手段と、上記プレス・ユニット、ワークの供給手段および取出手段を所要のタイミングで連動する制御機構とを具備することにより、連続的に各プレス加工を行う構成にして、プレス機の配列替えや位置調整を短時間で容易に行え、成形品の整送ミスを少くしたモジュール型プレス装置は特許文献１に開示されている。
特開平７−１９５２００号公報

前記のように、多品種少量生産に適した仕様変更等のために、複数のプレス機の配列換えを容易に行うことができるようにした技術は前記特許文献１に開示されているが、このような技術においては、予め成形する製品毎に必要とするプレス機を成形順に並べ、ワークの供給や取り出しを所要のタイミングで連動させ、プレス機の作動制御も行うようにするため、製品毎に選択したプレス機を所定の位置に移動して固定するとともに、配置されたプレス機に応じて作動制御の設定を行う必要がある。

そのため、製品が変更される毎にプレス機移動等のために多くの手数と時間を要することとなり、実際には他品種少量生産には不向きである。また、プレス作業においてはプレスする製品の材質、厚さ、プレス形状や変形量等に応じてプレス速度や加速度等のプレス力負荷条件を適切に設定する必要があるが、これらは例えば油圧プレス、空気圧プレス、電動サーボプレス、クランクプレス等のプレス力発生機構によってプレス力発生特性が異なる。そのため、特定の製品成型に必要とするプレス力負荷条件に応じて適切なプレス力発生機構を選択することが好ましいが、前記のように単に複数のプレス機を選択して用いるときには、プレス力発生機構が異なった多数のプレス機を予め用意しておく必要があり、前記のような技術では実質的に対応することができない。

したがって本発明は、従来における順送り金型を用いたプレス機のようなプレス条件設定変更の困難さを解消し、故障時の迅速な回復を行う等の自由度を高め、また、単に複数のプレス機を選択し所定位置に並べて配置するプレス加工システムのような、プレス機交換固定作業の困難さを解消するとともに、プレス力負荷条件に適したプレス力発生機構を容易に選択することができるようにしたプレス加工システムを提供することを主たる目的とする。

本発明に係るプレス加工システムは、上記課題を解決するため、所定間隔に固定した複数のプレス機と、前記複数のプレス機に被加工材料を搬送する材料送り機構とを備えたプレス加工システムにおいて、前記複数のプレス機の内、被加工材料の成形に必要な所定の複数のプレス機を選択し、且つ前記材料送り機構により前記選択した複数のプレス機のうち任意のプレス機に順に被加工材料を搬送することを特徴とする。

また、本発明に係る他のプレス加工システムは、前記プレス加工システムにおいて、前記選択する複数のプレス機は、プレス力発生機構が異なるプレス機を含むものであり、被加工材料の成形に適した順序で各プレス機に被加工材料を搬送することを特徴とし、また、前記選択する複数のプレス機は、異なる金型を備えたプレス機を含むものであり、被加工材料の成形に適した順序で各プレス機に被加工材料を搬送することを特徴とする。

また、本発明に係る他のプレス加工システムは、前記プレス加工システムにおいて、前記複数のプレス機は材料送り方向に等しい長さであり、連結部材により各プレス機を連結することにより所定間隔でプレス機を固定するようにしたことを特徴とし、また、前記複数のプレス機を固定部材により等間隔で基盤に固定したことを特徴とし、また、前記複数のプレス機を等間隔で固定するプレス機固定板を用い、該プレス機固定板を基盤に固定したことを特徴とし、また、複数のプレス機に共通する共通フレームを有し、該共通フレームに対して下型固定部材により下型を等間隔で固定したことを特徴とし、また、異なるプレス特性を備えたプレス力発生機構を、プレス機のフレームに対して、プレス力発生機構固定部材により交換可能に固定したことを特徴とする。

また、本発明に係る他のプレス加工システムは、前記プレス加工システムにおいて、前記所定間隔に固定した複数のプレス機の列に、プレス機に代えて検査装置または他の加工機を固定したことを特徴とし、また、前記検査装置が不適正な製品であることを検出したとき、これを修正するプレス機または他の加工機に搬送し、あるいは機外に排除することを特徴とし、また前記選択した複数のプレス機における個々のプレス力発生機構を独立して作動することを特徴とする。

本発明は上記のように構成したので、従来における順送り金型を用いたプレス機のようなプレス条件設定変更の困難さを解消し、故障時の迅速な回復を行う等の自由度を高め、また、単に複数のプレス機を選択し所定位置に並べて配置するプレス加工システムのような、プレス機交換固定作業の困難さを解消するとともに、プレス力負荷条件に適したプレス力発生機構を容易に選択することができるようにしたプレス加工システムとすることができる。

本発明に係るプレス加工システムは、プレス条件設定変更の困難さを解消し、故障時の迅速な回復を行う等の自由度を高め、また、プレス機交換固定作業の困難さを解消するとともに、プレス力負荷条件に適したプレス力発生機構を容易に選択することができるようにするという課題を、所定間隔に固定した複数のプレス機と、前記複数のプレス機に被加工材料を搬送する材料送り機構とを備えたプレス加工システムにおいて、前記複数のプレス機の内、被加工材料の成形に必要な所定の複数のプレス機を選択し、且つ前記材料送り機構により前記選択した複数のプレス機のうち任意のプレス機に順に被加工材料を搬送することによって解決した。

本発明の実施例を図面に沿って説明する。図１は本発明の一実施例の態様を示すものであり、基盤上に各種のプレス力負荷機構を備えた複数のプレス機を所定間隔で１列に列設した例を示している。即ち、図示実施例では基盤１上に電動サーボ機構２を備えた第１電動サーボプレス機３、油圧機構４を備えた油圧プレス機５、クランク機構６を備えたクランクプレス機７、材料送り機構８を備えた材料送り機９、及び第１電動サーボプレス機３と同様の電動サーボ機構２を備えた第２電動サーボプレス機１０を列設し、且つ各プレス機及び材料送り機構部材の幅を全て等しく設定するとともに、連結部材１１により各プレス機のフレームの上下において全てを連結したプレス加工システムの例を示している。

このようなプレス加工システムにおいて、材料リール１２から薄板材料１３を第１電動サーボプレス機３の下型１４と上型１５との間、油圧プレス機５の下型１６と上型１７との間、クランクプレス機７の下型１８と上型１９との間を通し、材料送り機構８の上下のロール２０、２１で挟むと共にロールの回転により所定の材料送りピッチＰで薄板材料１３を搬送可能とし、更にその薄板材料１３を次の第２電動サーボプレス機１０の下型２２と上型２３との間を通して次の工程への供給、或いは製品の排出を行うようにしている。

このプレス加工システムにおいては図１（ｂ）に示すように、プレス機の作動及び搬送作動全体を総合的に制御する制御装置２４を備え、第１電動サーボプレス機３の電動サーボ機構２の駆動を制御する第１電動制御部２５、油圧プレス機５の油圧機構４の駆動を制御する油圧制御部２６、クランクプレス機７のクランク機構６のクラッチ或いは調速機構等を制御するクランク作動制御部２７、材料送り機構８のロールの回転を制御し所定の材料送りピッチＰで薄板材料１３を搬送可能に制御するローク搬送制御部２８、第２電動サーボプレス機１０の電動サーボ機構２の駆動を制御する第２電動制御部２９に対して所定の制御信号を出力している。

上記のような構成をなすプレス加工システムにおいては、制御装置２４によりロール搬送制御部２８の駆動制御を行い、所定の材料送りピッチＰで材料リール１２から薄板材料１３を供給し、その材料の搬送作動と同期して、各プレス機の作動を行うようにしている。各プレス機の作動に際しては種々の態様で実施することができるものであるが、例えば製品の成形特性により、最初に第１電動サーボプレス機３によって所定の特性の第１のプレス成形を行い、その後先の成形部或いは他の成形部に対して油圧プレス機５によって所定の特性の第２のプレス成形を行い、続いてクランクプレス機７によって同様に所定の特性の第３のプレス成形を行い、更に材料送り機構８の後に配置した第２電動サーボプレス機１０によって所定の特性の第４のプレス成形を行うことが可能となる。

上記作動においては、図示するように列設した全てのプレス機でプレス成形作動を順に行う例を示したが、それ以外に制御装置２４の制御により、例えば第１電動サーボプレス機３のみを作動させることなく、他のプレス機の全てを作動させる態様、或いは第１電動サーボプレス機３と油圧プレス機５を作動させることなく、他のプレス機の全てを作動させる態様、同様に油圧プレス機５のみを作動させることなく、他のプレス機の全てを作動させる態様、或いは油圧プレス機５とクランクプレス機７を作動させることなく、他のプレス機の全てを作動させる態様、等々、任意のプレス機を選択して作動させることができる。

また、上記の例においては各種のプレス力発生機構を備えたプレス機を選択可能とすることにより、所望のプレス力負荷特性に対応させた例を示したが、例えば図２に示すように油圧プレス機のみを用い、各プレス機の型をそれぞれ各製品態様に合わせて異ならせ、制御装置３１により図示実施例では第１油圧プレス機３２を不作動にし、第２油圧プレス機３３を作動させ、第３油圧プレス機３４を不作動にし、第４油圧プレス機３５を作動させるようにしている。それにより特定の製品の成形に際して、第２油圧プレス機３３にセットしている金型を利用して成形を行い、次いで第４油圧プレス機３５にセットしている金型を利用して成形を行う、という作動を行わせることが可能となる。

更に前記の例においては、材料リール１２から薄板材料１３を材料送り機構８により引き出して、一方向に薄板材料１３を搬送する例を示したが、材料リール１２にスプリング等の巻き戻し機能を設け、制御装置２４によって材料送り機構８を逆転させることにより、図１に示した例においては例えば最初に油圧プレス機５によって成形し、次に薄板材料の搬送方向を逆にし、第１電動サーボプレス機３によって成形を行い、次にクランクプレス機７にこれを搬送して成形する等、１列に列設したプレス機であっても、作動させる順序を製品に合わせて任意に選択して成形作業を行うことができる。

同様の手法は図２に示す例においても適用することができ、各々金型の異なる油圧プレス機を１列に列設した状態で、制御装置３１によって材料送り機構８を必要に応じて適宜逆転させ、例えば第２油圧プレス機３３の型を用いて成形した後、第１油圧プレス機３２の型を用いて成形し、次に第３油圧プレス機３４の型を用いて成形する等、任意の型を選択して順に成形を行うことが可能となる。

前記のような材料送り機構８を逆転可能として任意のプレス機を選択し、所定の順序で成形を行うに際しては、図示するような材料リール１２から薄板材料１３を引き出して各プレス機に薄板材料を搬送する場合のほか、例えばプレス機の前にコンベア及び材料把持搬送装置等からなる材料送り機構を設け、それらの材料送り機構の作動を制御することにより１列に列設したプレス機の任意のものを選択して、製品に合わせた所望のプレス力発生特性を順に選択し、あるいは所望の金型を選択してプレス成形を行うこともできる。

このようにして、板厚や材質の異なる材料を供給した場合でも、複数のプレス工程から共通で使えるものはそのまま使用し、使用別に異なるものを選択的に用いることで、プレス機及び金型を交換することなく異なる材料に対して加工することが容易にできるようになる。

なお本発明においては前記のように、材料送り機構８を逆転させることにより１列に列設した複数のプレス機を任意に選択して各種の順序で成形を行うことが可能となるものであるが、それ以外に、本発明によるプレス機が各々同一の長さとしていることにより、各プレス機を連結する連結部材１１を取り外し、これらのプレス機の順序を成形順に並び替え、材料送り機構８を常に順方向に搬送させるようにすることもでき、これらは必要に応じて選択して採用することができる。

前記の例では各プレス機の材料送り方向の長さを全て統一し、隣接するプレス機を連結部材１１により連結する例を示したが、それ以外に例えば図３に示すように、基盤１にプレス機固定板４０を設け、このプレス機固定板４０に等間隔、或いは予め設定された間隔で、プレス機を固定するプレス機固定部材４１を設け、それらの間隔を材料送り機構８の材料送りピッチＰの整数倍に設定する。それにより、所望の特性のプレス力発生機構を備えたプレス機を確実、且つ容易に所定位置に固定することができ、前記のように必要に応じて行うプレス機交換作業も容易となる。

その他例えば図４に示すように、複数のプレス機を共通フレーム４２に固定することができるようにし、その下フレーム４３を基盤１上に固定する。この下フレーム４３に下型固定部材４４を等間隔で設け、この下型固定部材４４に図示するように等間隔で、或いは予め設定された所定間隔で下形４５を固定可能とする。また、共通フレーム４２の上フレーム４６には種々の特性でプレス力を発生することができるプレス力発生機構を、プレス力発生機構固定部材４７により前記下型固定位置と対応する位置に固定する。また、図示の実施例では材料送り機構８を所定の間隔で配置されているプレス機の間の空間に、材料送り機構固定部材４８により固定している。このような構成を採用することにより、任意の型を、任意の特性のプレス力発生機構で利用することが容易にできるようになる。

上記のような本発明は、更に図５に示すような態様で実施することもできる。図５に示す例においては、前記図３に示したように基盤１上にプレス機固定板４０を固定し、このプレス機固定板４０上に、プレス機固定部材４１によってプレス機等を所定位置に固定可能とし、図３に示す油圧プレス機５に代えて薄板材料１３の表面を撮影して検査する検査装置５１を配置し、第２電動サーボプレス機１０に代えてプレス加工以外の例えばレーザ加工装置等の機械加工、更には他の加工装置等のプレス以外の他の加工機５２を配置している。このように、本発明においては、単に所定位置の各種のプレス機を正確且つ容易に配置することができる以外に、種々の検査装置や各種加工機を容易に、且つ正確に固定することができるようになる。

このプレス加工システムでは、検査装置５１で被成形部材を検査した結果、不適正であると判断されたとき、材料送り機構を逆転させ、必要なプレス機に戻し、再加工を行わせて修正することもでき、また不適正なものは排除機構により外部に排出するようにしても良い。

前記実施例では各種プレス機、或いは金型、更には検査装置は他の加工機を１列に、即ち１次元上に種々の態様で配置して固定し、任意に選択して作動させ、また逆送を行うことによって種々のプレス作動等を行うようにした例を示したが、単にこれらを１列に配置する以外に、例えば図６に略示するように、平面上、即ち２次元上に種々の態様で配置して固定し、縦横方向の搬送装置により任意のプレス機等を選択して利用することも可能である。

図６に示す例においては、任意のプレス力発生機構を備えたプレス機等（Ａ１・・・Ｂ１・・・Ｃ１・・・Ｄ１・・・）を平面基盤５４上に、横方向及び縦方向にそれぞれ等間隔で配置固定し、各プレス機の前方には位置したコンベア等の横方向搬送機ａ１・・・で横方向に搬送可能とするとともに、各プレス機等の所定の位置に被加工部材を移送可能とする。各横方向搬送機ａ１を結ぶように各プレス機等の横に縦方向搬送機ｂ１・・・を配置するとともに、横方向乾燥機ａ１・・・と縦方向搬送機ｂ１・・・との交差部分に、縦方向前後、横方向左右の任意の方向に被加工部材を搬送可能とする搬送方向変換機ｃ１・・・を配置している。それによりこれらの各搬送機の作動を制御することにより、それぞれ異なった特性でプレス成形作動し、或いは異なった金型を用い、或いは検査装置や他の加工機を任意に選択して利用することができるようになる。

前記のようにプレス機等を２次元に配置する以外に、例えば図７に示すようにこれを立体的に積み重ね、プレス機等を３次元に配置して作動させることもできる。図７に示す例においては、下段プレス配置基盤５５と、上段プレス配置基盤５６とを設け、前記図６の例と同様に各平面上にプレス機等を配置し、且つ横方向搬送機ａ１・・・と縦方向搬送機ｂ１・・・、搬送方向変換機ｃ１・・・を設け、更に各横方向搬送機の端部に被成形材料を下段プレス基盤５５と上段プレス配置基盤５６間で被加工部材の昇降を行うコンベア等の昇降機ｄ１・・・、更には必要に応じて被加工部材を外部に搬出する搬出機ｅを設けている。このような構成により、狭いスペースで大量のプレス機等を配置し、任意に選択して利用することができる。

このような作動を行うため、例えば図８に示すように、制御装置６０にプレス機制御部６１、搬送機制御部６２を備え、且つこれらを連動制御可能とし、データ入力部６３から予め入力した製品形状情報、材料情報等によりプログラム設定部６４が各プレス機等の選択、及び作動プログラム設定を行い、制御装置６０はプレス機Ａ１・・・・、横方向搬送機ａ１・・・、縦方向搬送機ｂ１・・・の制御を行い、所望のプレス成形作業を行うことができる。

上記のようなプレス加工システムは、広範囲のプレス加工工場で採用することができるが、その他近年急速に研究開発が進められ、本件発明者及び本件出願人が研究を行っているマイクロマシンを用いた小型部品の製作に特に適しており、小型のプレス機等を列設し、他の加工機と複合させて有効に利用することができる。その際には搬送装置としてコンベア等を用いることなく、微細な材料を所定の位置に搬送することができるロボットアーム等の搬送手段を用いることができる。

本発明の実施例におけるシステム構成の概要図である。 同実施例におけるシステム構成の他の態様を示す概要図である。 本発明の他の実施例を示す概要図である。 本発明の更に他の実施例を示す概要図である。 本発明の更に他の実施例を示す概要図である。 本発明の更に他の実施例におけるシステム構成の概要図である。 本発明の更に他の実施例におけるシステム構成の概要図である。 本発明のシステムを実施する制御装置の機能ブロック図である。

符号の説明

１ 基盤
２ 電動サーボ機構
３ 第１電動サーボプレス機
４ 油圧機構
５ 油圧プレス機
６ クランク機構
７ クランクプレス機
８ 材料送り機構
９ 材料送り機
１０ 第２電動サーボプレス機
１１ 連結部材
１２ 材料リール
１３ 薄板材料
１４ 下型
１５ 上型
１６ 下型
１７ 上型
１８ 下型
１９ 上型
２０、２１ ロール
２２ 下型
２３ 上型
２４ 制御装置
２５ 第１電動制御部
２６ 油圧制御部
２７ クランク作動制御部
２８ ローク搬送制御部
２９ 第２電動制御部

Claims (3)

1. 所定間隔に１列に列設して固定した複数のプレス機と、被加工材料である帯板材料を材料リールから前記複数のプレス機の下型と上型との間に搬送する材料送り機構と、前記複数のプレス機の作動と搬送作動全体を制御する制御装置とを備えたプレス加工システムにおいて、
   前記複数のプレス機に共通する共通フレームを備え、共通フレームは下フレームと上フレームを有し、下フレームを基盤上に固定すると共に、下フレームには、複数のプレス機の下型を下型固定部材により所定間隔で固定し、上フレームには、異なるプレス特性で上型にプレス力を発生するプレス力発生機構を含んだ複数のプレス力発生機構をプレス力発生機構固定部材により交換可能に前記下型固定位置と対応する位置に固定し、
   前記制御装置は、前記複数のプレス機の内、被加工材料である帯板材料の成形に必要な所定の複数のプレス機を選択し、且つ被加工材料である帯板材料の成形に適した順序で各プレス機に前記材料送り機構により前記選択した複数のプレス機に被加工材料である帯板材料を搬送するとともに、
   前記材料送り機構を逆転可能な材料送り機構とし、１列に列設した複数のプレス機であっても、前記制御装置により作動させる順を任意に選択できるようにしたことを特徴とするプレス加工システム。
2. 前記制御装置は、前記選択した複数のプレス機における個々のプレス力発生機構を独立して作動可能としたことを特徴とする請求項１記載のプレス加工システム。
3. 前記所定間隔に１列に列設して固定した複数のプレス機の列に、プレス機に代えて検査装置又は他の加工機を固定したことを特徴とする請求項２記載のプレス加工システム。

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