JP6564442B2

JP6564442B2 - プレス装置

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Publication number: JP6564442B2
Application number: JP2017214658A
Authority: JP
Inventors: 亮二北村
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2017-11-07
Filing date: 2017-11-07
Publication date: 2019-08-21
Anticipated expiration: 2037-11-07
Also published as: US10632705B2; US20190134933A1; DE102018126880B4; CN109747196A; DE102018126880A1; JP2019084563A; CN109747196B

Description

本発明は、プレス装置に関するものである。

従来、プレス加工により生じた切屑をベルトコンベヤにより所定の切屑排出位置まで搬送する切屑排出装置を備えたプレス装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平８−１８７５３０号公報

下型上に残った切屑を切屑排出装置に移動させるためには、例えば、下型を所定の水平軸線回りに回転させて切屑が付着している面を傾斜させ、切屑を落ち易くすることが考えられる。この場合、プレス加工後に、下型をプレス装置のベースから切り離して切屑を排出し、再度プレス加工を行うために、下型がプレス装置のフレームに設けられた支持面に支持されている位置と、下型を傾斜させて切屑を排出する位置との間で往復移動するように精度よく位置制御する必要がある。

しかしながら、下型が傾斜している状態で下型と支持面との間に切屑等が付着した場合や、傾斜している状態の下型に何らかの外力が加わって位置ズレが生じた場合に、アクチュエータによる位置制御では、下型をプレス位置まで戻したときに支持面との間に微小隙間が残る虞がある。そして、その状態でプレス加工が行われると、プレス加工の圧力が支持面で受けられずに、下型の回転軸に過大な力が加わることになり、アクチュエータや回転軸が損傷する不都合がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、下型を回転させる切屑排出機構を備える場合に、アクチュエータや回転軸の損傷を防止することができるプレス装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明の一態様は、下型を支持する下型支持部を密着状態に載置可能な支持面を有するフレームと、前記下型支持部を前記支持面に載置した状態で、前記下型の鉛直上方に該下型に対向させて上型を支持し、前記フレームに対して鉛直方向に移動させるプレス軸と、前記下型支持部を水平軸線回りに回転させる切屑排出機構と、前記支持面への前記下型支持部の押付力を検出する力検出部と、該力検出部により検出される押付力が所定の閾値以上となるように前記切屑排出機構を制御する制御部とを備えるプレス装置を提供する。

本態様によれば、上型を支持したプレス軸を鉛直方向に上昇させた位置に配置し、下型を支持する下型支持部をフレームの支持面に密着状態に載置させた状態で、下型上にワークを配置し、プレス軸を下降させることにより、下型と上型との間でワークがプレス加工され、切屑が下型上に残る。ロボット等によりワークを取り出した後に、切屑排出機構を作動させると下型支持部が水平軸線回りに回転させられて下型が傾斜させられることにより、下型上に残っていた切屑が排出される。

この後に、切屑排出機構により下型支持部を逆方向に回転させてフレームの支持面に載置させることにより、次のワークに対するプレス加工を繰り返すことができる。この場合において、支持面に対する下型支持部の押付力が力検出部により検出され、検出された押付力が所定の閾値以上となるように切屑排出機構が制御部により制御される。

これにより、下型支持部と支持面との間に切屑等が挟まれていたり、下型支持部に加わった外力によって位置ズレが生じたりした場合であっても、切屑排出機構によって、下型支持部と支持面とが所定の閾値以上の押付力で密着させられるまで回転させられる。その結果、次のワークに対してプレス加工が行われても、プレス軸から加えられる大きな力は支持面によって受けられるので、切屑排出機構のアクチュエータや水平軸に過大な力が作用することが防止され、アクチュエータや水平軸を健全な状態に維持することができる。

上記態様においては、前記下型支持部が前記下型を傾斜させるように回転させられている状態で、前記支持面に向けて流体を噴射する流体噴射部を備えていてもよい。
このようにすることで、切屑排出のために下型支持部が回転させられて下型支持部と支持面とが離間している状態で、切屑が支持面に付着しても、流体噴射部により流体が支持面に向けて噴射されることにより除去される。これにより、支持面と下型支持部との間に切屑が挟まれる可能性を低減することができ、下型を精度よく位置決めしてプレス加工を精度よく行うことができる。

また、上記態様においては、前記支持面の側部に、前記支持面に交差する方向に延びる整流板を備え、前記流体噴射部が、前記支持面を挟んで前記整流板とは反対側から該整流板に対して傾斜する方向に前記流体を噴射してもよい。
このようにすることで、流体噴射部から噴射された流体が支持面に向かって噴射されることにより支持面上の切屑を除去するとともに、支持面を通過した流体が整流板によって堰き止められ、支持面上を流動するように整流される。これにより、噴射された流体を無駄なく利用して支持面上の切屑を効率的に除去することができる。

また、上記態様においては、前記切屑排出機構が、前記下型支持部を回転駆動するサーボモータを備え、前記力検出部が、前記サーボモータへの供給電流に基づいて前記押付力を検出してもよい。
このようにすることで、下型支持部を回転駆動するサーボモータの供給電流を検出することにより、特別な力センサを用意しなくても、下型支持部と支持面との間の押付力を検出することができる。

本発明によれば、下型を回転させる切屑排出機構を備える場合に、アクチュエータや回転軸の損傷を防止することができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態に係るプレス装置を示す正面図である。図１のプレス装置の側面図である。図１のプレス装置の支持面および流体噴射部を示す平面図である。図３の支持面および流体噴射部を示す正面図である。図３の流体噴射部の動作を説明する平面図である。図１のプレス装置の動作を説明する図である。図１のプレス装置の動作を説明する図である。図１のプレス装置の動作を説明する図である。図１のプレス装置の動作を説明する図である。図１のプレス装置の動作を説明する図である。図１のプレス装置の動作を説明する図である。図１のプレス装置の動作を説明する図である。図１のプレス装置の動作を説明するフローチャートである。

本発明の一実施形態に係るプレス装置１を、図面を参照しながら以下に説明する。
このプレス装置１は、図１および図２に示すように、基部に設置されるフレーム１０と、フレーム１０に上下方向に移動するように設けられ、下端にプレス加工用の上型Ｍ１が取り付けられたプレス軸２０と、フレーム１０に取り付けられ、プレス軸２０の下端に取り付けられた上型Ｍ１に対向するように配置される下型Ｍ２が取り付けられる下型支持部３０と、下型支持部３０を水平軸線回りに回転させる切屑排出機構４０と、流体噴射部５０と、プレス軸２０および切屑排出機構４０および流体噴射部５０を制御する制御部６０とを備えている。

図２において、プレス装置１は、さらに、フレーム１０に支持された切屑シュータ１１と、一端部が下型支持部３０に連結され他端部が切屑シュータ１１に連結された一対のリンク部材１２とを備えている。

プレス軸２０は、フレーム１０に固定されたリニアガイド２１によってフレーム１０に対して鉛直方向に直線移動するように支持されている。プレス軸２０を鉛直方向に直線移動させる機構としては、図１に示す例では、サーボモータ２２とボールねじ２３とを用いてプレス軸２０を鉛直方向に直線移動させる公知の機構が採用されている。

本実施形態では、例えば、プレス軸２０内に鉛直方向に延びる雌ねじ穴（図示略）を備えるナット（図示略）が設けられるとともに、当該ナットの雌ねじ穴にフレーム１０に回転可能に支持されたボールねじ２３が螺合している。また、当該ボールねじ２３の上端部には減速機２４が配置され、減速機２４を介してサーボモータ２２の回転力がボールねじ２３に伝達されるようになっている。プレス軸２０はフレーム１０に対する回転が規制されており、ボールねじ２３はフレーム１０に対する鉛直方向の移動が規制されている。これにより、サーボモータ２２を回転させると、プレス軸２０が鉛直方向に直線移動するようになっている。

切屑排出機構４０は、下型支持部３０の一部に固定された水平方向に延びる支軸４１をフレーム１０に回転可能に取り付けるとともに、支軸４１の一端に減速機４２を介してサーボモータ４３を取り付けることにより構成されている。下型支持部３０は、サーボモータ４３を作動させると、フレーム１０の支持面１３により下方から支持される位置と、支持面１３から離れて傾斜する位置との間で、水平軸線Ａ１回りに回転させられるようになっている。

支持面１３は、図３および図４に示されるように、水平方向に沿って帯状に延びる２箇所の水平面であって、下型支持部３０の下面を密着させて面で支持することができるようになっている。
流体噴射部５０は、図３から図５に示されるように、支持面１３の側方から支持面１３に向かって、支持面１３に沿う水平方向に流体、例えば、空気を噴射する噴射ノズル５１と、支持面１３の側部に支持面１３から立ち上がる側壁状の整流板５２とを備えている。

整流板５２は、図５に示されるように、支持面１３を水平方向に挟んで噴射ノズル５１とは反対側に、噴射ノズル５１からの流体の噴射方向に対して９０°より小さい角度で傾斜して配置されている。これにより、噴射ノズル５１から噴射され支持面１３を通過した流体を堰き止めるとともに、その流体の流れの勢いを低下させることなくさらに下流側の支持面１３上を流動するように方向付けるようになっている。

制御部６０は、プレス軸２０および切屑排出機構４０のサーボモータ２２，４３を制御するとともに、流体噴射部５０による流体の噴射タイミングを制御するようになっている。具体的には、制御部６０は、プレス軸２０のサーボモータ２２を制御して所定のタイミングで所定の距離だけ上型Ｍ１を昇降させるとともに、切屑排出機構４０のサーボモータ４３による下型支持部３０からの支持面１３への押付力を検出する力検出部（図示略）からの押付力の情報に基づいて、押付力が所定の閾値以上となるようにサーボモータ４３を制御するようになっている。力検出部は、サーボモータ４３への供給電流を検出することにより、特別なセンサを用いることなく押付力を検出することができるようになっている。

また、制御部６０は、切屑排出機構４０により、下型支持部３０が支持面１３から離間させられたタイミングで流体噴射部５０を作動させて噴射ノズル５１から流体を噴射させるようになっている。

支持面１３に支持された状態において、下型支持部３０の上面となる位置にはプレス加工用の下型Ｍ２が取り付けられている。また、下型支持部３０内には図１１に示すようにイジェクタピン３１と、イジェクタピン３１を上下方向に移動させるエアシリンダ３２とが設けられている。これらはイジェクタ３３を構成している。

図６に示されるように、下型支持部３０内には上下方向に延びるようにイジェクタピン用孔３０ａが設けられ、下型Ｍ２にもイジェクタピン用孔３０ａに対応した位置に上下方向に延びる孔３０ｂが設けられている。イジェクタピン３１はイジェクタピン用孔３０ａ内に配置されている。エアシリンダ３２により、イジェクタピン３１は、その先端が下型Ｍ２の孔３０ｂから突出する位置と当該先端が下型Ｍ２の孔３０ｂから突出しない位置との間で移動するようになっている。

各リンク部材１２の一端部は、図２に示されるように、下型支持部３０に水平な軸Ａ２回りに回転可能に連結されている。また、各リンク部材１２の他端部は切屑シュータ１１の一端側に水平な軸Ａ３回りに回転可能に連結されている。
また、切屑シュータ１１の他端側はフレーム１０に水平な軸Ａ４回りに回転可能に連結されている。

切屑排出機構４０のサーボモータ４３を作動させると、下型支持部３０は支持面１３を離れて切屑シュータ１１側に回転し、あるいは、支持面１３側にも回転するようになっている。そして、下型支持部３０の回転に応じて、軸Ａ２の位置が水平方向において切屑シュータ１１側や支持面１３側に移動する。

軸Ａ３は水平方向において軸Ａ２および軸Ａ４の間に配置され、支軸４１および軸Ａ４はフレーム１０に固定されている。これにより、下型支持部３０の下面が支持面１３に支持されている状態から、図９から図１１に示されるように、下型支持部３０が切屑シュータ１１側に回転すると、軸Ａ２と軸Ａ４との距離が短くなり、その分だけ軸Ａ３が下方に移動する。つまり、切屑シュータ１１の一端側が下方に移動するようになっている。

一方、図１２に示されるように、下型支持部３０の下面が支持面１３に接触するように回転すると、軸Ａ２と軸Ａ４との間の距離が長くなり、その分だけ軸Ａ３が上方に移動する。つまり、切屑シュータ１１の他端側が上方に移動するようになっている。

このように構成された本実施形態に係るプレス装置１の作用について、図１３のフローチャートを参照して、以下に説明する。
本実施形態に係るプレス装置１を用いてプレス加工を行うには、まず、図６に示されるように、プレス軸２０が上方に位置し、下型支持部３０が支持面１３に載置されている状態で、ロボット等のワーク搬送装置や作業者がワークＷを下型Ｍ２上に載置する（ステップＳ１）。

そして、下型Ｍ２上におけるワークＷの有無が図示しないセンサにより検出され（ステップＳ２）、ワークＷが存在する場合には、作業者がプレス装置１周りの所定エリア内にいないか否かが図示しないセンサにより検出され（ステップＳ３）、所定エリア内に存在しない場合には、サーボモータ４３の作動により、所定の閾値以上の押付力となるまで、下型支持部３０が支持面１３に押し付けられる（ステップＳ４）。

そして、下型支持部３０が支持面１３に所定の閾値以上の押付力で押し付けられている場合には、プレス加工動作が開始され、図７のようにプレス軸２０が下方に移動して（ステップＳ５）、上型Ｍ１および下型Ｍ２の間でワークＷの切断、孔空け、塑性変形等のプレス加工が行われる（ステップＳ６）。その後、図８のようにプレス軸２０が上方の退避位置に配置されるまで上昇させられる（ステップＳ７、ステップＳ８）。

この状態で、ワーク搬送装置や作業者により、プレス加工されたワークＷが下型Ｍ２上から取り出され、他の場所に移動させられる（ステップＳ９）。そして、下型Ｍ２上におけるワークＷの有無が図示しないセンサにより検出される（ステップＳ１０）。ワークＷが存在しないことが確認された場合には、作業者あるいはワーク搬送装置がプレス装置１周りの所定エリア内にいないことがセンサにより確認され（ステップＳ１１）、存在しない場合には切屑排出動作が行われる。

切屑排出動作は、制御部６０が切屑排出機構４０を構成しているサーボモータ４３を作動させ、下型支持部３０を支軸４１回りに回転させることにより行われる（ステップＳ１２）。これにより、図９および図１０に示されるように、下型支持部３０が切屑シュータ１１側に回転させられ、下型支持部３０上の下型Ｍ２も切屑シュータ１１側に傾く。支持面１３に載置されている位置からの下型支持部３０の回転角度は特に限定されないが、好ましくは９０°以上回転することが好ましい。これにより、下型Ｍ２上の切屑Ｘが落下し易い状態となる。

そして、図１１に示されるように、下型Ｍ２が十分に傾いた状態で、エアシリンダ３２によりイジェクタピン３１を下型Ｍ２から突出させる。これにより、下型Ｍ２から落ちずに残っている切屑Ｘが切屑シュータ１１に落とされる。

さらに、本実施形態に係るプレス装置１においては、図９に示されるように、下型支持部３０が回転して支持面１３から離間し始めた時点で、制御部６０が流体噴射部５０を作動させ、支持面１３に向かって空気を噴射させる（ステップＳ１３）。
流体噴射部５０の噴射ノズル５１から噴射された空気は支持面１３に吹き付けられることによって、支持面１３上に残っている切屑Ｘを排除する。また、支持面１３を通過しようとする空気は支持面１３の側部に設けられた整流板５２によって堰き止められて、流れの勢いを維持しつつ、さらに下流側の支持面１３上を通過させられる。これにより、支持面１３のほぼ全域にわたり、残っている切屑Ｘ等の塵埃を除去することができる。

本実施形態においては、制御部６０は、図１２に示されるように、流体噴射部５０による空気の噴射中に、切屑排出機構４０のサーボモータ４３を作動させ、下型支持部３０を支持面１３に載置される方向に戻すように回転させる（ステップＳ１４）。これにより、噴射ノズル５１から噴射された空気は、下型支持部３０が支持面１３に接触する直前において支持面１３と下型支持部３０との間の狭い隙間を流動させられるので、高い流速で支持面１３および下型支持部３０の下面に付着している細かい塵埃をも除去することができる。

そして、下型支持部３０が支持面１３上に載置された時点で噴射ノズル５１からの空気の噴射が停止され（ステップＳ１５）、全てのワークＷのプレス加工が終了したか否かが判定される（ステップＳ１６）。終了していない場合にはステップＳ１からの工程が繰り返される。
下型支持部３０が支持面１３上に載置された時点では、エアシリンダ３２によりイジェクタピン３１が下型Ｍ２から突出しない状態とされ、次のワークＷを受け入れ可能な状態となる。

このように、本実施形態によれば、下型支持部３０を回転させて切屑Ｘを排出する切屑排出機構４０を備えるプレス装置１において、下型支持部３０を支持面１３に押し付ける押付力が所定の閾値以上となるようにサーボモータ４３を制御するので、プレス加工の際にプレス軸２０からワークＷに加えられる大きな押圧力が支持面１３によって受けられ、支軸４１に過大な力が作用することをより確実に防止することができる。その結果、支軸４１やサーボモータ４３を健全な状態に維持することができるという利点がある。

また、支持面１３に付着した切屑等の塵埃を流体噴射部５０によって排除するので、下型支持部３０と支持面１３との間に切屑Ｘが挟まれたままプレス加工が行われることをより確実に防止することができる。これにより、下型支持部３０と支持面１３との間に切屑Ｘが挟まれることによる下型支持部３０および下型Ｍ２の傾斜をより確実に防止して、プレス加工を精度よく行うことができるという利点がある。

なお、本実施形態においては、プレス軸２０がサーボモータ２２、ボールねじ２３等により駆動されることとしたが、これに代えて、油圧シリンダによりプレス軸２０を鉛直方向に移動させる公知の機構を用いてもよいし、サーボモータ２２、スクリュー、およびリンクを用いてプレス軸２０を鉛直方向に移動させる公知の機構、あるいは、モータとクランクまたはカムとを用いてプレス軸２０を鉛直方向に移動させる公知の機構を用いてもよい。

また、下型支持部３０を支持面１３に押し付ける押付力をサーボモータ４３に供給する電流から検出することとしたが、これに代えて、支持面１３とフレーム１０との間に力センサを配置して、力センサによって検出することにしてもよい。
また、流体噴射部５０が噴射ノズル５１から空気を噴射することとしたが、これに代えて、他の任意の気体または液体を噴射することにしてもよい。

１プレス装置
１０フレーム
１３支持面
２０プレス軸
３０下型支持部
４０切屑排出機構
４３サーボモータ
５０流体噴射部
５２整流板
６０制御部
Ａ１水平軸線
Ｍ１上型
Ｍ２下型

Claims

下型を支持する下型支持部を密着状態に載置可能な支持面を有するフレームと、
前記下型支持部を前記支持面に載置した状態で、前記下型の鉛直上方に該下型に対向させて上型を支持し、前記フレームに対して鉛直方向に移動させるプレス軸と、
前記下型支持部を水平軸線回りに回転させる切屑排出機構と、
前記支持面への前記下型支持部の押付力を検出する力検出部と、
該力検出部により検出される押付力が所定の閾値以上となるように前記切屑排出機構を制御する制御部とを備えるプレス装置。
前記下型支持部が前記下型を傾斜させるように回転させられている状態で、前記支持面に向けて流体を噴射する流体噴射部を備える請求項１に記載のプレス装置。
前記支持面の側部に、前記支持面に交差する方向に延びる整流板を備え、
前記流体噴射部が、前記支持面を挟んで前記整流板とは反対側から該整流板に対して傾斜する方向に前記流体を噴射する請求項２に記載のプレス装置。
前記切屑排出機構が、前記下型支持部を回転駆動するサーボモータを備え、
前記力検出部が、前記サーボモータへの供給電流に基づいて前記押付力を検出する請求項１から請求項３のいずれかに記載のプレス装置。