JP6004295B1

JP6004295B1 - プレス機械の安全装置

Info

Publication number: JP6004295B1
Application number: JP2015092272A
Authority: JP
Inventors: 功武石; 靖将吉野
Original assignee: 株式会社吉野機械製作所
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2015-04-10
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2035-04-10
Also published as: JP2016198818A

Abstract

【課題】異サイズの上下型の複数対をセットに保持してそれらを迅速に自動交換するＡＴＣ装置（自動金型交換装置）を備えたプレス機械において、金型変更による検知光の光軸高さレベルを再設定して安全性を迅速に確保できる安全装置を提供する。【解決手段】上下型ユニットＡ１，Ｂ１から上下型ユニットＡ２，Ｂ２に金型変換する場合、上下型２１ａ，２４ａから上下型２２ａ，２５ａへの移動によって、間隙ｈ１から間隙ｈ２へと金型間距離が広がる（図４参照）。金型変換を指示する制御ユニットから作動信号が出力され、ほぼ同期してセンサ移動指示信号がエアシリンダ１２に出力される。エアシリンダ１２が作動して投光器１１ａと受光器１１ｂを同期させ、この場合は間隙ｈ２に広がるので、上方に移動させる。それによって、光軸Ｃ１から光軸Ｃ２へ高さレベル差Ｈ１だけ上げて設定される。【選択図】図５

Description

本発明は、プレスブレーキやパネルベンダーなどのプレス機械の安全装置に係り、さらに詳しくは、金型のサイズ変更に対応する光学式の安全装置に関するものである。

プレス機械による加工作業時、作動中の上下金型間にワーク（被加工物）以外の物体が不用意に挿入されて介在したような場合、たとえば作業者が手を金型間に誤って介在させた場合など、人体損傷事故を未然に防止する必要がある。すなわち、上下金型間に人体などの異物を検知すると即座に安全装置がＯＮとなり、金型の作動を緊急停止させる。

一般に、かかる安全装置の仕組みは、多くは金型間に検知光をビーム状などにして投光することで光路を形成し、その検知光の光路がワーク以外の異物で遮られると、それを安全装置のレーザセンサが検出して金型の作動を緊急停止させる光学方式が周知である。レーザセンサは、フォトトランジスタなどの光源を有する投光器を金型の長手方向の一端側に配置してビーム状の検知光を投光する。他端側には受光器が配置され、投光器から投光された検知光をその受光器で受光することで光路を形成する。それにより、ビーム状検知光の光路がワーク以外の異物で遮断されると、それを検出して安全装置は上型の上下方向への作動を緊急停止させる。

ところで、上型の種類やサイズが変更されて下型との間の対向隙間距離が変わる場合、サイズが大きくなった上型に干渉して光路が遮られるので、ビーム状検知光の光路のそれまでの光路の高さレベルを設定し直す必要がある。

このように、金型変更に対応して検知光の光路の高さレベルを再設定する安全装置について提案されている（特許文献１）。また、検知光の光軸を異物が遮断すると金型の作動を緊急停止させる技術も提案されている（特許文献２）。

一方、ワークが異なる別の種類のものになればそれに応じて金型も交換されるが、そうした場合とは限らず、１つのワークにおいて曲げ部位ごとに、あるいはその曲げ部位が複数の曲げ工程を１サイクルとして二度曲げ、三度曲げなどする場合がある。その場合、曲げ工程ごとに頻繁に金型を交換する必要がある。金型の交換は高度な技能を必要としかつ交換に費やす時間もかかる。交換中、製造ラインを止めて製造中断を余儀なくされる。金型を簡易かつ迅速に交換することは、そのつど安全装置の安全性を確保することはもとより、メーカーの積年の課題である作業効率のアップと加工時間の短縮により、製品コストの低減を実現する大きな要素である。

図６は、曲げ部位が複数の曲げ工程を１サイクルとしているワークＷの一例を示す。薄鋼板などのパネル材をワークＷとして、その端部の曲げ部位が曲げ工程Ｗ１、曲げ工程Ｗ２、曲げ工程Ｗ３からなっているような場合である。その場合、それぞれＷ１，Ｗ２，Ｗ３の各曲げ工程ごとに対応する金型を交換する。ワークの曲げ部位ごとに、あるいはその曲げ部位が複数の曲げ工程を１サイクルとするような場合の金型交換に、自動金型交換装置（ＡＴＣ：ＡｕｔｏＴｏｏｌＣｈａｎｇｅｒ）は特にその効果を発揮する。

参考文献１

実用新案登録第３１８１７６９号公報

参考文献２

特開平７−２１４１７２号公報

金型交換時、金型のサイズに対応して安全装置の検知光軸の高さレベルを設定する提案は上記特許文献１，２他、多くの技術が開示されている。しかしながら、１つのワークにおいて曲げ部位が複数の個所からなっている場合、あるいは１つの曲げ部位が複数の曲げ工程を１サイクルとして頻繁に金型交換を要するような場合、特許文献１，２では安全装置の安全性確保はもとより交換作業の短縮と迅速性に欠ける。

以上から、本発明の目的は、異サイズの上下型の複数対をセットに保持してそれらを短時間で迅速に自動交換するＡＴＣ装置を備えたプレス機械において、金型変更による検知光の光軸高さレベルを再設定して安全性を迅速に確保できる安全装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る代表的なプレス機械の安全装置は、金型の上型を保持して所定ストローク間を往復動するラムを有し、一方、前記上型とこれに対の下型との上下金型間に投光器から投光した検知光を受光器で受光して光路を形成するとともに、前記光路が遮断されたことの検出信号を出力する光学式センサを有し、前記光路が遮断されたことの光学式センサによる検出信号に基づいて前記上下金型の作動を停止させる停止信号を出力する制御ユニットを有するプレス機械の安全装置において、被加工物の複数の曲げ部位に対応するためにサイズの異なる前記上下金型の複数対を保持し、前記制御ユニットから出力された選択信号によって前記複数対の中から対応する上下金型を選択する自動金型交換装置と、前記制御ユニットから選択信号に同期して出力されたセンサ移動指示信号によって、前記光学式センサの投光器および受光器を移動させることで光路の高さレベルを変更するアクチュエータと、を備え、前記被加工物の曲げ部位が複数の曲げ工程を１サイクルとしてなっているときに、その１サイクルの曲げ工程ごとに前記アクチュエータによって前記光学式センサの投光器および受光器を移動させて光路の高さレベルを設定することを特徴とするものである。

本発明の代表的な請求項１記載のプレス機械の安全装置によれば以下の効果が得られる。被加工物の曲げ部位が複数の曲げ工程を１サイクルとしてなっているような場合、その曲げ工程に対応する上下金型を自動金型交換装置によって迅速に選択し、選択された上下金型ごとに光学式センサによる検知光の光路の高さレベルを設定し直すので、安全装置としての目的を達成することはもとより、複数種の金型交換に費やす交換時間を大幅に短縮して作業効率をアップさせるとともに、製造コストの低減に有効である。

本発明の好適な実施形態である安全装置を実装したプレスブレーキの斜視図。同要部の一形態を示す正面図同要部の他の一形態を示す正面図ＡＴＣ装置例の上下型を示す側面図同ＡＴＣ装置例の光軸変化を示す側面図ワーク加工例を示す模式図

１・・・プレスブレーキ
２・・・ベッド
３・・・ボルスタ
４・・・ラム
５・・・フレーム
１０・・・光学式の安全装置
１１ａ・・・投光器
１１ｂ・・・受光器
１２・・・安全装置昇降用エアシリンダ
２０・・・自動金型交換装置（ＡＴＣ）
２１ａ，２２ａ，２３ａ・・・上型
２４ａ，２５ａ，２６ａ・・・下型
Ａ１〜Ａ３・・・第１〜第３型上型ユニット
Ｂ１〜Ｂ３・・・第１〜第３型下型ユニット
Ｃ１〜Ｃ３・・・検知光の光軸
Ｈ１，Ｈ２・・・光軸のずれ距離
ｈ１〜ｈ３・・・上下金型間の間隙

以下、本発明によるプレス機械の安全装置の好適な実施形態について図１〜図６に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明は好適な一実施形態であるが、本発明の思想を満足する範囲内であればかかる一実施形態に限定されることなく他の実施形態も可能である。

図１は、好適な本実施形態の安全装置の実装例として、ＡＣサーボ駆動式プレスブレーキ１の全体図を示す。図２および図３は作動時の２つの態様を示すそれぞれ正面図である。機体の筐体を構成する両側サイドにフレーム５を有し、その両フレーム５間に渡ってベッド１が一体構造化されて設けられている。このベッド１上にはベッド長さ略一杯にボルスタ３が固定され、このボルスタ３に次に説明する金型の下型２４ａ（２５ａ，２６ａ）が固定して保持される。また、ベッド１の上方にはオープンハイトの空間を設けてラム４が天地方向でいう上下方向に往復動可能に配置されている。ラム４は所定のストローク間を上下往復動し、その駆動源と動力伝達機構はいずれも説明を略すが、ＡＣサーボモータの回転出力がボールねじやリンク機構などを介して伝達される。そうしたラム４の下降によって保持した上型にワークへの所定の加圧力を付与する。

図１に示すように、ラム４に装着されて一体に上下動するＡＴＣ装置２０について要点を説明する。図６に例示したように、ワークＷの曲げ部位が複数の曲げ工程を１サイクルとしている場合にかかるＡＴＣ装置２０はその機能を最大に発揮する。ＡＴＣ装置２０は、第１型を構成する上型ユニットＡ１と下型ユニットＢ１を有し、第２型を構成する上型ユニットＡ２と下型ユニットＢ２、そして第３型を構成する上型ユニットＡ３と下型ユニットＢ３を備えている。それら各上下型ユニットを選択可能に１つの装置化してラム４の下端部に装着されている。それら第１〜第３型の上下型ユニットのいずれを使用するかは、本機オペレータである作業者によって選択されたオン／オフの切換選択信号によって切換できる。あるいは、図６に示すワークＷの曲げ部Ｗ１〜Ｗ３の各工程形状に対応して予め加工順序のプログラムを組み、それに基づいた電子制御で自動切換を行うことができる。これらすべての入出力Ｉ／Ｏ信号の処理により、中央制御装置（ＣＰＵ）からなる制御ユニット（図示略）では各種センサからの検出信号、作業者操作による選択信号などの入力信号に基づき、比較制御、判断制御によって各種アクチュエータへの作動を指示する作動信号の出力という一連の電子制御が行われる。

第１〜第３型の各上下型ユニットは、それぞれホルダ２１ｂ，２２ｂ，２３ｂに保持された上型２１ａ，２２ａ，２３ａを有し、これらと対を成す上記ボルスタ３上の下型２４ａ，２５ａ，２６ａを配置して構成されている。図４に示すように、セットされた状態で上型２１ａと下型２４ａとの間隙距離ｈ１、上型２２ａと下型２５ａとの間隙距離ｈ２、上型２３ａと下型２６ａとの間隙距離ｈ３を開けて選択信号による作動に備える。また、図５に示すように、それら間隙距離ｈ１，ｈ２，ｈ３の間に挿通するように検知光による光路が形成され、その光路の中心である光軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が所定の高さレベルにその度に再設定されるようになっている。

図１，図２および図５に示すように、機体正面からみて左右両側サイドのフレーム５の外側に、本実施形態の光学式安全装置１０が配置されている。かかる光学式安全装置１０は主要部にレーザセンサ（光学式センサ）を設けて構成され、たとえば、左側には光源を備えた投光器１１ａが配置され、この投光器１１ａから投光されたレーザビームを受光する受光器１１ｂが右側に配置されている。図中のＣ１−Ｃ１ラインは投光されたレーザビーム光路の光軸を示す。検知光は光種に特定されない。たとえば、可視光、赤外光、そして紫外光などを光源に用いることができる。それら投光の光源種類に応じて、レーザセンサの方式としてフォトトランジスタ、フォトカプラ、フォトダイオードなどを採用することができる。

光軸Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の高さレベルへの再設定は、上記投光器１１ａと受光器１１ｂを同期して天地方向へ上下移動させるエアシリンダ（アクチュエータ）１２の作動で行われる。エアシリンダ１２の作動は制御ユニットからの作動信号によって行われるように構成されている。

以上の構成から、曲げ部位の形状に対応して第１型〜第３型の各上下型ユニットが作業者の選択操作、あるいは制御ユニットのメモリに記憶されている加工プログラムによって選択される。

たとえば、第１型の上下型ユニットＡ１，Ｂ１から第２型の上下型ユニットＡ２，Ｂ２に金型変換するべく制御ユニットから作動信号が出力される。上下型ユニットＡ１，Ｂ１の上下型２１ａ，２４ａから上下型ユニットＡ２，Ｂ２の上下型２２ａ，２５ａへの移動によって、間隙ｈ１から間隙ｈ２へと金型間距離が広がる（図４参照）。金型変換を指示する制御ユニットから作動信号が出力される。それにほぼ同期して制御ユニットからセンサ移動指示信号がエアシリンダ１２に出力される。エアシリンダ１２が作動して投光器１１ａと受光器１１ｂを同期させ、この場合は間隙ｈ２に広がるので、上方に移動させる。それによって、図５に示すように、光軸Ｃ１から光軸Ｃ２へ高さレベル差Ｈ１だけ上げて設定される。第２型から第３型への金型交換も同様な手順で行われる。

かかる光軸の高さレベル変更によって、光軸がこの場合上型に干渉して遮られるという事態は避けられ、安全装置としての安全性は迅速に確保される。

以上から理解されるように、ＡＴＣ装置２０の作動によって複数種の金型が迅速に交換され、特にワークの曲げ部位が二度曲げ、三度曲げといった複数の曲げ工程を１サイクルとして頻繁に金型交換される場合に極めて有効である。そして、かかる頻繁な金型交換が行われるごとに迅速かつ確実に安全装置の安全性を確保することができる。

なお、本発明の思想や主旨を逸脱しない範囲内でその他の実施形態、応用例、変形例、そしてそれらの組み合わせも可能である。

Claims

金型の上型を保持して所定ストローク間を往復動するラムを有し、一方、前記上型とこれに対の下型との上下金型間に投光器から投光した検知光を受光器で受光して光路を形成するとともに、前記光路が遮断されたことの検出信号を出力する光学式センサを有し、前記光路が遮断されたことの光学式センサによる検出信号に基づいて前記上下金型の作動を停止させる停止信号を出力する制御ユニットを有するプレス機械の安全装置において、
被加工物の複数の曲げ部位に対応するためにサイズの異なる前記上下金型の複数対を保持し、前記制御ユニットから出力された選択信号によって前記複数対の中から対応する上下金型を選択する自動金型交換装置と、
前記制御ユニットから選択信号に同期して出力されたセンサ移動指示信号によって、前記光学式センサの投光器および受光器を移動させることで光路の高さレベルを変更するアクチュエータと、
を備え、
前記被加工物の曲げ部位が複数の曲げ工程を１サイクルとしてなっているときに、その１サイクルの曲げ工程ごとに前記アクチュエータによって前記光学式センサの投光器および受光器を移動させて光路の高さレベルを設定することを特徴とするプレス機械の安全装置。