JP6842294B2

JP6842294B2 - 熱成形自動化装置

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Publication number: JP6842294B2
Application number: JP2016241876A
Authority: JP
Inventors: 俊昭千葉; 達哉新井
Original assignee: Japan Brake Industrial Co Ltd
Current assignee: Japan Brake Industrial Co Ltd
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2036-12-14
Also published as: JP2018094806A

Description

本発明は、ディスクブレーキパッドの熱成形工程において、複数の予備成形品を熱成形金型へ一括して挿入する熱成形自動化装置に関する。

ディスクブレーキパッドは、結合剤、有機充填材、無機充填材および繊維基材等を含む摩擦材が金属製の裏金に固着されたものであり、一般的に、結合剤、有機充填材、無機充填材および繊維基材等を含む摩擦材組成物を予備成形した予備成形品を熱成形プレス装置で加熱しながら押圧して熱成形するとともに裏金（バックプレート）と一体にした後、熱処理による硬化反応で硬度が整えられ、摩擦面の研磨や裏金への焼付け塗装が施されて製造される。

熱成形工程では摩擦材と裏金が１４０〜１７０℃に加熱した熱成形金型に投入され、樹脂の硬化反応で発生する水蒸気やガスを放出するための加圧と開放が何回か繰り返された後に、３〜８分程度の加圧と加熱により摩擦材と裏金の両者が固着されることにより、ディスクブレーキパッドの基本形状が形成される。このようなディスクブレーキパッドの熱成形工程においては、成形金型に複数個のキャビティを設けて、１回の熱圧成形で複数個の予備成形品を熱成形する、いわゆる多数個取りとすることで、生産効率を高めている。

さらに、多数個取りの熱成形工程においては、熱成形が完了した複数個の熱成形品の回収する作業と、次の熱成形のために複数個の予備成形品を配置するとともに複数個の裏金を配置する作業（段取り作業）に費やす時間（段取り時間）の短縮のため、複数個の熱成形品の回収を一括で行った後、予備成形品の挿入を一括で行い、次いで裏金の配置を一括で行うことが行われている（特許文献１）。

特許文献１の熱成形自動化装置について図１を参照して説明する。熱成形自動化装置２０は、熱成形金型１１の多数の型孔１１１に挿入する各予備成形品２１１が各型孔１１１に対応した位置で保持されるように配置した予備成形品保持治具２１と、コンベア３０から移送される予備成形品２１１を取り分けて整列する予備成形品切り出し部２３と、予備成形品挿入治具２２を懸架し、ガイド２４１およびこれと直行するガイド２４２に沿って移動可能な直交座標型ロボット２４と、このロボット２４によって排出された熱成形品を収納する排出ストッカ２５とからなる。予備成形品挿入治具２２は、予備成形品に対応した位置に複数のパンチが配置され、ロボット２４により上下方向に駆動される。

このような熱成形自動化装置を用いて、熱成形完了後、熱成形プレス装置１０から熱成形金型１１が引き出され、熱成形金型１１より熱成形を完了した複数個の熱成形品をロボット２４によって一括回収する。次いで、熱成形金型１１上に、予備成形品２１１を保持した予備成形品保持治具２１を移動させるとともに、ロボット２４を予備成形品保持治具２１上に移動させ、ロボット２４に懸架した予備成形品挿入治具２２により予備成形品保持治具２１が保持する予備成形品２１１を押圧して、予備成形品保持治具２１より予備成形品２１１を下方に押し出すとともに、熱成形金型１１の型孔１１１に予備成形品２１１を一括して挿入する。その後、ロボット２４により別途整列した裏金２１２を一括して移動するとともに予備成形品２１１を挿入した熱成形金型１１の型孔１１１に一括して配置する。これらの段取り作業が完了したら、熱成形金型１１が熱成形プレス装置１０に収容され、熱成形プレス装置１０中で、複数個の予備成形品２１１と裏金２１２が熱成形される。

特開２００５−０３６９４８号公報

熱成形自動化装置２０は、熱成形プレス装置１０の手前に配置されるが、熱成形金型１１を交換するにあたっては、図２に示すように、リフター４０等により、一旦、熱成形プレス装置１０の前から移動される。熱成形金型１１は、再度、熱成形プレス装置１０の手前に移動され配置されるが、このとき、熱成形プレス装置１０と熱成形自動化装置２０の位置合わせの精度が重要となる。

すなわち、熱成形自動化装置２０には、予備成形品保持治具２１、および直交座標型ロボット２４が組み付けられており、熱成形プレス装置１０の手前に熱成形自動化装置２０を再配置するにあたって、大まかな位置合わせは可能であるが、熱成形プレス装置１０と熱成形自動化装置２０の位置の僅かなずれが発生することにより、予備成形品２１１が熱成形金型１１の型孔１１１にずれて挿入され、脆い予備成形品１１１に欠けやクラックが生じたり、ズレが大きい場合に、予備成形品２１１を熱成形金型１１の型孔１１１に全く挿入できない事態が発生することとなる。また、予備成形品２１１が熱成形金型１１の型孔１１１に挿入できない場合、裏金２１２も熱成形金型１１の型孔１１２に挿入できないこととなる。このため、熱成形自動化装置２０と熱成形プレス装置１０の位置の微調整に多大な時間が必要となり、位置調整作業が生産性を低下させる原因となっている。

これらのことから、本発明は、熱成形プレス装置１０と熱成形自動化装置２０の位置調整を精度よく行わずとも、欠けやクラックの発生を防止して予備成形品１１１を熱成形金型１１の型孔１１１に挿入可能な熱成形自動化装置を提供することを目的とする。

本発明の熱成形自動化装置は、特許文献１の改良にあたり、予備成形品挿入治具に下方に延びる位置決めピンを設けるとともに、予備成形品保持治具および熱成形金型に嵌合穴を設けて、予備成形品挿入治具の位置決めピンを予備成形品保持治具の嵌合穴に嵌合して挿通させることにより、予備成形品挿入治具と予備成形品保持治具の位置合わせを行うとともに、予備成形品挿入治具の位置決めピンをさらに熱成形金型の嵌合穴に挿入することで、予備成形品挿入治具と熱成形金型の位置合わせを行うことで上記課題を解決したことを骨子とする。

具体的に、本発明の熱成形自動化装置は、複数の型孔を有する熱成形金型の前記型孔に予備成形品を挿入する熱成形自動化装置において、前記熱成形金型の各型孔に挿入する各予備成形品が各型孔に対応した位置で保持する予備成形品保持治具と、前記予備成形品保持治具の上方に、ロボットのアームに昇降自在に懸架され、前記予備成形品に対応した位置に複数のパンチを配置した予備成形品挿入治具と、を有し、前記予備成形品挿入治具は、下方に延びる位置決めピンを有し、前記予備成形品保持治具は、前記予備成形品挿入治具の前記位置決めピンに対応する位置に、前記位置決めピンに嵌合する嵌合孔を有し、前記熱成形金型は、前記予備成形品挿入治具の前記位置決めピンに対応する位置に、前記位置決めピンに嵌合する嵌合穴を有することを特徴とする。

上記の熱成形自動化装置においては、前記予備成形品挿入治具の前記位置決めピンを、前記予備成形品保持治具の前記嵌合孔に挿通することで前記予備成形品挿入治具と前記予備成形品保持治具の位置合わせを行うとともに、前記予備成形品挿入治具の前記位置決めピンを、前記熱成形金型の前記嵌合穴に挿入することで、前記予備成形品挿入治具および前記予備成形品保持治具が、前記熱成形金型の位置決め穴に倣って位置決めされて所定の位置に配置される。

本発明の熱成形自動化装置においては、前記予備成形品挿入治具が、Ｘ軸方向および／またはＹ軸方向に移動可能かつθ方向回転可能な調整手段を介して前記ロボットのアームに接続されることが好ましい。

また、熱成形機本体に凹部もしくは凸部を設けるとともに、これに対応する凸部もしくは凹部を熱成形自動化装置に設け、前記熱成形機本体の凹部もしくは凸部と、前記熱成形自動化装置の凸部もしくは凹部を嵌合させることで熱成形機本体と熱成形自動化装置の位置合わせを行うことが好ましい。

さらに、前記熱成形自動化装置は、前記熱成形金型の角部の位置を認識する画像認識手段を備え、該画像認識手段により検出された熱成形金型の位置情報により前記ロボットの移動位置を補正することが好ましい。

本発明の熱成形自動化装置においては、予備成形品挿入治具の位置決めピンにより、予備成形品保持治具と熱成形金型の位置決めが自動的になされるため、熱成形自動化装置と熱成形プレス装置の位置の微調整に費やす時間を省いて、生産性を高めることができる。

従来の熱成形自動化装置の概略図である。従来の熱成形自動化装置の課題を説明する概略図である。本発明の第１の実施形態に係る熱成形自動化装置の構造を示す斜視図である。本発明の第１の実施形態に係る熱成形自動化装置に用いる熱成形金型の構造を示す図であり、図４（ａ）は斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ断面の断面図である。本発明の第１の実施形態に係る熱成形自動化装置に用いる予備成形品挿入治具の構造を示す図であり、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面の断面図である。本発明の第１の実施形態に係る熱成形自動化装置に用いる予備成形品挿入治具の構造を示す図であり、図６（ａ）は斜視図、図６（ｂ）は側面図である。本発明の第１の実施形態に係る熱成形自動化装置による予備成形品挿入の動作を説明する模式図であり、初期状態を示す模式図である。本発明の第１の実施形態に係る熱成形自動化装置による予備成形品挿入の動作を説明する模式図であり、予備成形品挿入治具と予備成形品保持治具の位置合わせを行った後、予備成形品挿入治具の位置決めピンが、熱成形金型に設けた嵌合穴のテーパ部に当接した状態を示す模式図である。本発明の第１の実施形態に係る熱成形自動化装置による予備成形品挿入の動作を説明する模式図であり、予備成形品挿入治具、予備成形品保持治具および熱成形金型の位置合わせ動作を示す模式図である。本発明の第１の実施形態に係る熱成形自動化装置による予備成形品挿入の動作を説明する模式図であり、予備成形品挿入治具、予備成形品保持治具および熱成形金型の位置合わせを行った後、予備成形品挿入治具の予備成形品挿入パンチが予備成形品保持治具に保持された予備成形品に当接した状態を示す模式図である。本発明の第１の実施形態に係る熱成形自動化装置による予備成形品挿入の動作を説明する模式図であり、予備成形品を熱成形金型の型穴に挿入した状態を示す模式図である。本発明の熱成形自動化装置による裏金挿入の動作を説明する模式図であり、初期状態を示す模式図である。本発明の熱成形自動化装置による裏金挿入の動作を説明する模式図であり、熱成形金型に設けた嵌合穴のテーパ部に当接した状態を示す模式図である。本発明の熱成形自動化装置による裏金挿入の動作を説明する模式図であり、予備成形品挿入治具と熱成形金型の位置合わせ動作を示す模式図である。本発明の熱成形自動化装置による裏金挿入の動作を説明する模式図であり、裏金を熱成形金型の型穴に挿入した状態を示す模式図である。本発明の熱成形自動化装置における調整手段の例を示す模式図であり、図１６（ａ）は転動体を用いた例、図１６（ｂ）はコイルバネを用いた例である。本発明の第２の実施形態に係る熱成形自動化装置の構造を示す斜視図である。本発明の第２の実施形態に係る熱成形自動化装置に用いる予備成形品挿入治具の構造を示す図であり、図１８（ａ）は斜視図、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＡ−Ａ断面の断面図である。本発明の第２の実施形態に係る熱成形自動化装置に用いる熱成形金型の構造を示す図であり、図１９（ａ）は斜視図、図１９（ｂ）は図１９（ａ）のＢ−Ｂ断面の断面図である。本発明の第２の実施形態に係る熱成形自動化装置による予備成形品挿入の動作を説明する模式図であり、初期状態を示す模式図である。本発明の第２の実施形態に係る熱成形自動化装置による予備成形品挿入の動作を説明する模式図であり、予備成形品挿入治具の位置決めピンが、熱成形金型に設けた嵌合穴のテーパ部に当接した状態を示す模式図である。本発明の第２の実施形態に係る熱成形自動化装置による予備成形品挿入の動作を説明する模式図であり、予備成形品挿入治具と熱成形金型の位置合わせ動作を示す模式図である。本発明の第２の実施形態に係る熱成形自動化装置による予備成形品挿入の動作を説明する模式図であり、予備成形品挿入治具と熱成形金型の位置合わせを行った後、予備成形品挿入治具の位置決めピンが、予備成形品保持治具に設けた嵌合穴のテーパ部に当接した状態を示す模式図である。本発明の第２の実施形態に係る熱成形自動化装置による予備成形品挿入の動作を説明する模式図であり、予備成形品挿入治具、予備成形品保持治具および熱成形金型の位置合わせ動作を示す模式図である。本発明の第２の実施形態に係る熱成形自動化装置による予備成形品挿入の動作を説明する模式図であり、予備成形品挿入治具、予備成形品保持治具および熱成形金型の位置合わせを行った後、予備成形品挿入治具の予備成形品挿入パンチが予備成形品保持治具に保持された予備成形品に当接した状態を示す模式図である。本発明の第２の実施形態に係る熱成形自動化装置による予備成形品挿入の動作を説明する模式図であり、予備成形品を熱成形金型の型穴に挿入した状態を示す模式図である。本発明の熱成形自動化装置における熱成形機本体と熱成形自動化装置の係合手段の一例を示す模式図である。本発明の熱成形自動化装置の画像認識手段を説明する模式図であり、図２８（ａ）は画像認識手段の配置の一例、図２８（ｂ）は画像認識対象の一例である。

以下、図面を参照して本発明の熱成形自動化装置を説明する。

［第１実施形態］
図３は、本発明の第１の実施形態に係る熱成形自動化装置の構造を示す斜視図である。また、図３に記載の予備成形品保持治具２１の詳細を図４、熱成形金型１１の詳細を図５、予備成形品挿入治具２１の詳細を図６に示す。

熱成形金型１１は、図３および図４に示すように、ダイ１１０と複数の下パンチ１２０を備えており、ダイ１１０は、上面に複数の裏金（図１の２１２）を収容する大径の型孔１１２が形成され、複数の各大径の型孔１１２に連続して予備成形品２１１を収容する複数の小径の型孔１１１が貫通孔として形成されている。複数の下パンチ１２０は、ダイ１１０の各型孔１１１に嵌合する位置に配置され、下パンチプレート１２１の上面に取り付けられている。

ダイ１１０は左右の端面に凸状のガイド部１１７を有しており、熱成形金型１１が熱成形プレス装置１０に収容される際にダイ１１０のガイド部１１７が熱成形金型１１内に設けられた凹状のガイド部に嵌合して熱成形金型１１内に収容される。

ダイ１１０は、下パンチプレート１２１に設けられた図示しないダイ支持手段により支持される。また、ダイ１１０は、図示しないダイ相対昇降手段により下パンチ１２０に対して相対的に昇降可能に構成される。ダイ支持手段としては、ダイ１１０のガイド部１１７と嵌合する凹状のガイドを備え、このガイド部を下パンチプレート１２１に固定配置したものとすることができる。また、ダイ相対昇降手段としては、下パンチ１２０と下パンチプレート１２１間に油圧シリンダ等を配置して下パンチ１２０を昇降可能として、ダイ１１０が下パンチ１２０に対して相対的に昇降可能としてもよく、ダイ支持手段を油圧シリンダ等で構成して、ダイ支持手段とダイ相対昇降手段を兼ね備えたものとし、ダイ１１０を下パンチ１２０に対して昇降可能としてもよい。

このような熱成形金型１１は、型孔１１１と下パンチ１２０の上面から形成されるキャビティに予備成形品２１１を収容するとともに、型孔１１２と予備成形品２１１の上面から形成されるキャビティに裏金を収容した後、熱成形プレス装置（図１の１０）内に配置された上パンチと熱成形金型の下パンチにより加熱しながら加圧して、予備成形品の熱成形を行うとともに予備成形品と裏金の固着を行う。熱成形が完了したら、熱成形金型１１が熱成形プレス装置（図１の１０）より引き出されるとともに、ダイ相対昇降手段によりダイ１１０が下パンチ１２０に対して相対的に降下することにより、熱成形品がダイ１１０より抜き出される。抜き出された熱成形品は、ロボット（図１の２４）により回収され排出ストッカ（図１の２５）に移送される。

熱成形金型１１においては、ダイ１１０の上面に、後述する予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５に対応する位置にダイ１１０を貫通する嵌合孔１１５が形成されている。また、嵌合孔１１５の上面にはテーパ部１１６が形成されている。なお、本実施形態においては、嵌合孔１１５を、ダイ１１０を貫通する貫通孔としたが、止まり穴として形成してもよい。

予備成形品保持治具２１は、図３および図５に示すように、例えばプレート状の枠体２１３に、熱成形金型１１の複数の各型孔１１１に挿入する各予備成形品２１１が、熱成形金型１１の各型孔１１１に対応した位置で保持されるよう、各予備成形品２１１の側面を板バネ等の弾性部材２１４により弾性保持されている。このように各予備成形品２１１は、弾性部材２１４により付勢され保持されているが、上面より弾性部材２１４の付勢圧力よりも高い圧力で押圧されることで、枠体２１より脱落し、下方に配置される熱成形金型１１の型孔１１１に挿入される。

予備成形品保持治具２１は、図示せぬ予備成形品保持治具駆動手段によりガイド２１７に案内されて、熱成形金型１１上への進退を行う。予備成形品保持治具２１には、予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５に対応する位置に、位置決めピン２２５に嵌合可能な嵌合孔２１５が枠体２１３を貫通する孔として形成されている。また、嵌合孔２１５の上部、すなわち、予備成形品保持治具２１に対向する側にはテーパ部２１６が形成されている。

予備成形品挿入治具２２は、図３および図６に示すように、予備成形品保持治具２１に収容される予備成形品２１１を押圧して熱成形金型１１の型穴１１１に挿入するためのパンチ２２１が、予備成形品保持治具２１に収容される予備成形品２１１に対応した位置に配置されてパンチ支持板２２２に取り付けられる。パンチ支持板２２２は、位置補正手段２２４を介して、予備成形品挿入治具２２を昇降自在に駆動するロボットのアーム２２３に接続され、予備成形品保持治具２１の上方に配置される。予備成形品保持治具２２は、直交座標型ロボット（図１の２４）により、熱成形自動化装置（図１の２０）内を自在に移動される。このような予備成形品挿入治具２２には、下方に延びる位置決めピン２２５が設けられている。この位置決めピン２２５の下端にはテーパ部２２６が形成されている。位置決めピン２２５は、予備成形体挿入治具２２のパンチ支持板２２２下面に直接取り付けてもよいが、図６のように、位置決めピン２２５を昇降する位置決めピン昇降手段２２７を介して予備成形体挿入治具２２のパンチ支持板２２２下面に取り付けてもよい。この場合、位置決めピン２２５が不要な際に、位置決めピン昇降手段２２７を駆動して位置決めピン２２５を上方に退避して、予備成形品の挿入作業以外の作業を行う場合に邪魔とならないようにし、予備成形品の挿入作業時に位置決めピン昇降手段２２７を駆動して位置決めピン２２５を下方に降下させて位置決めを行うことができる。

上記の熱成形金型１１、予備成形品保持治具２１および予備成形品挿入治具２２を備えた本発明の熱成形自動化装置２０における、熱成形金型１１のダイ１１０の各型孔１１１への予備成形品２１１の挿入作業と、このときの位置決め動作につき図７〜図１１を参照して説明する。

図７に示すように、予備成形品２１１を保持した予備成形品保持治具２１を、予備成形品保持治具駆動手段とガイド（図１の２１７）により、熱成形金型１１上に移動させるとともに、予備成形品挿入治具２２をロボット（図１の２４）により、予備成形品保持治具２１上に移動させてそれぞれ配置する。

次いで、ロボット２４により予備成形品挿入治具２２を降下させる。このとき、予備成形品挿入治具２２の位置と予備成形品保持治具２１の位置ずれが生じている場合に、図８に示すように、予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５が、予備成形品挿入治具２２の嵌合穴２１５の上面に形成したテーパ部２１６に当接する。この後さらに予備成形品挿入治具２２を降下すると、図９に示すように、予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５は、予備成形品挿入治具２２の嵌合穴２１５上面のテーパ部２１６に案内されて、予備成形品挿入治具２２の位置に対する予備成形品保持治具２１の位置が修正され、予備成形品保持治具２１の嵌合穴２１５に予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５が嵌合する。このようにして予備成形品挿入治具２２の位置に対する予備成形品保持治具２１の位置合わせが精度よく行われる。

このようにして予備成形品挿入治具２２の位置と予備成形品保持治具２１の位置合わせが行われた後、さらに予備成形品挿入治具２２を降下させて、予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５を熱成形金型１１のダイ１１０の嵌合孔１１５に挿入させる。このとき、予備成形品挿入治具２２の位置と熱成形金型１１のダイ１１０の位置ずれが生じている場合、予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５が、ダイ１１０の嵌合穴１１５の上面に形成したテーパ部１１６に当接し、予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５が、ダイ１１０の嵌合穴１１５上面のテーパ部１１６に案内されるとともに、位置補正手段２２４がずれることにより、ダイ１１０の位置に対する予備成形品挿入治具２２の位置が修正され、ダイ１１０の嵌合穴１１５に予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５が嵌合することで、ダイ１１０の位置に対する予備成形品挿入治具２２の位置合わせが精度よく行われる。

さらに、予備成形品挿入治具２２を降下させると、予備成形品挿入治具２２の各パンチ２２１が予備成形品保持治具２１に保持された各予備成形品２１１に当接する（図１０）とともに、各予備成形品２１１が、予備成形品挿入治具２２の各パンチ２２１により押圧されて、予備成形品保持治具２１の枠体２１３より抜き出されて、ダイ１１０の各型孔１１１内に挿入される（図１１）。

各予備成形品２１１を各型孔１１１へ挿入した後、予備成形品挿入治具２２を上昇させるとともに、各予備成形品２１１が抜き出された予備成形品挿入治具２２を退避させて予備成形品挿入作業が終了する。なお、このとき位置補正手段２２４によりロボットのアーム２２３に対する予備成形品挿入治具の位置が元の位置すなわち原点に回復する。

予備成形品挿入作業に引き続き、熱成形金型１１のダイ１１１の各型孔１１２への各裏金２１２の挿入作業（図１２〜１５）を行う。

この場合、上記の予備成形品挿入作業と同様に、各裏金２１２を裏金保持治具、すなわち、上記の予備成形体保持治具２１において、各予備成形体２１１に替えて各裏金２１２を弾性保持した治具を用いて、上記のように挿入してもよい。裏金がセラミックス、億強度プラスチックあるいはアルミニウム合金のような非磁性の材料からなる場合、各裏金２１２を弾性保持した裏金保持治具を用いることが好ましい。

また、裏金が鉄系材料等の非磁性の材料ではない場合、予備成形品挿入治具２２の各パンチ２２１に電磁吸着装置を組み込んで、各パンチ２２１の下端面にそれぞれ裏金２１２を吸着することにより容易に裏金挿入作業を行うことができる。さらに、予備成形品挿入治具２２の各パンチ２２１に下端面に連通する吸気管を設け吸気管内を負圧にしてすることにより、裏金の材質によらず、各パンチ２２１の下端面にそれぞれ裏金２１２を吸着することができる。このような各パンチ２２１の下端面にそれぞれ裏金２１２を吸着する場合の裏金挿入作業につき図１２〜１５を参照して説明する。

図１２に示すように、各パンチ２２１の下端面に各裏金２１２を吸着して保持した予備成形品挿入治具２２を、熱成形金型１０上に移動させて配置する。

次いで、予備成形品挿入治具２２を降下させるとともに位置決めピン２２５を降下させると、予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５は、熱成形自動化装置２０と熱成形金型１０の位置がずれている場合に、図１３に示すように、熱成形金型１０のダイ１１０の嵌合穴１１５の上面に形成したテーパ部１１６に当接する。この後、予備成形品挿入治具２２の降下を続けると、図１４に示すように、予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５は、ダイ１１０の嵌合穴１１５上面のテーパ部１１６に案内されるとともに、位置補正手段２２４がずれることにより、ダイ１１０の位置に対する予備成形品挿入治具２２の位置が修正され、ダイ１１０の嵌合穴１１５に予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５が嵌合することで、ダイ１１０の位置に対する予備成形品挿入治具２２の位置合わせが精度よく行われ、各裏金２１２がダイ１１０の各型孔１１２に対応する位置に精度よく配置される。

さらに、予備成形品挿入治具２２を降下させると、図１５に示すように、各裏金２１２が、ダイ１１０の各型孔１１２内に挿入される（図１１）。各裏金２１２を各型孔１１２へ挿入した後、予備成形品挿入治具２２を上昇させて退避させ、位置補正手段２２４によりロボットのアーム２２３に対する予備成形品挿入治具の位置を原点に復帰させることで裏金挿入作業が終了する。

上記の実施形態においては、予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５の下端面にテーパ２２６を設けるとともに、ダイ１１０の嵌合穴１１５の上面にテーパ１１６を形成した場合の例であるが、位置決めピン２２５をテーパ面で案内すればよいため、どちらか一方としてもよい。

また、位置決めピン２２５と嵌合穴１１５の少なくとも一方のテーパ面により位置決めピン２２５を案内することから、テーパ部の径を大きくすれば、その分、予備成形品挿入治具２２とダイ１１０のずれが大きくなっても、ずれを修正して精度よく各予備成形品２１１および各裏金２１２を挿入することができる。

本発明の熱成形自動化装置においては、上記のように、予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５を予備成形品保持治具２１の嵌合穴２１５に挿通するとともに、ダイ１１０の嵌合穴１１５に挿入して嵌合することにより、予備成形品保持治具２１とダイ１１０の位置決めを行うが、位置決めピン２２５は複数設けることが好ましい。すなわち、位置決めピン２２５が１本の場合、位置決めピン２２５の位置は確実に精度よくあわせることができるが、位置決めピン２２５を軸として回転方向に予備成形品保持治具２１とダイ１１０のずれが生じる虞がある。この点、位置決めピン２２５を複数本とすれば、予備成形品保持治具２１とダイ１１０の回転方向のずれも矯正できることとなる。

本発明の熱成形自動化装置においては、上記のように予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５が、ダイの嵌合穴１１５と嵌合するため、本来の位置からずれることができるように構成することが必要となる。上記の実施形態は、ロボットのアーム２２３と予備成形品挿入治具２２のパンチ支持板２２２間に位置補正手段２２４を設けることで上記の位置ずれに対応した例である。位置補正手段２２４としては、Ｘ軸方向および／またはＹ軸方向に移動可能かつθ方向回転可能であり、かつ原点に復帰可能なものであれば特に問わない。

Ｘ軸方向および／またはＹ軸方向に移動可能かつθ方向回転可能とする位置補正手段２２４の構成の一例を図１６に示す。図１６（ａ）は、アーム２２３を上下で分割するとともに、分割された一方のアーム２２３Ａにフランジ２２４Ａを設け、分割された他方のアーム２２３Ｂの側に転動体２２４Ｂを設けるとともに、転動体２２４Ｂでフランジ２２４Ａを挟持した構成としたものである。この構成によれば、転動体２２４Ｂが転動してフランジ２２４Ａが移動してすることにより、分割されたアームの一方（２２３Ａ）が他方（２２３Ｂ）に対して、Ｘ軸方向および／またはＹ軸方向に移動可能であり、かつθ方向回転可能となっている。この構成においては、図示せぬバネ等の復帰手段を設けることで原点の復帰が可能である。

また、図１６（ｂ）は、アーム２２３を上下で分割するとともに、分割されたアーム２２３Ａ、２２３Ｂをコイルバネ２２４Ｃで連結した構成としたものである。この構成によれば、ずれに対してコイルバネ２２４Ｃが変形してずれることにより、分割されたアームの一方（２２３Ａ）が他方（２２３Ｂ）に対して、Ｘ軸方向および／またはＹ軸方向に移動可能であり、かつθ方向回転可能となっている。また、コイルバネ２２４Ｃにより原点復帰が可能である。

位置補正手段２２４としては、これらの形態に限定されず、例えば、コンプライアンスユニットもしくはコンプライアンス装置として各種の形態のものが市販されているので、これを適用することができる。

［第２実施形態］
上記の第１の実施形態に係る熱成形自動化装置においては、予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５を予備成形品保持治具２１の嵌合孔２１５に挿通することで、予備成形品挿入治具２２と予備成形品保持治具２１の位置ずれを補正した後、さらに予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５を熱成形金型１１の嵌合孔１１５に挿通することで、熱成形金型１１に対する予備成形品挿入治具２２および予備成形品保持治具２１の位置ずれを補正するが、予備成形品保持治具２１の熱成形金型１１に対する位置ずれを最初に補正してもよい。以下に、予備成形品保持治具２１の熱成形金型１１に対する位置ずれを最初に補正する、本発明の第２の実施形態に係る熱成形自動化装置につき、図１７〜２６を参照して説明する。

本発明の第２の実施形態に係る熱成形自動化装置の構造を示す斜視図を図１７に示す。また、図１７に記載の予備成形品保持治具の詳細を図１８、および熱成形金型の詳細を図１９に示す。なお、予備成形品挿入治具は本発明の第１の実施形態における予備成形品挿入治具と同じである。

本発明の第２の実施形態に係る熱成形自動化装置は、図１７〜１９に示すように、予備成形品保持治具２１に位置決めピン２１８を設ける（図１７，図１８）とともに、熱成形金型１１に予備成形品保持治具２１の位置決めピン２１８に嵌合する第２の嵌合孔１１８を設けた（図１７，図１９）ものである。本実施形態の熱成形自動化装置における、熱成形金型１１に対する予備成形品保持治具２１および予備成形品挿入治具２２の位置決め動作を図２０〜２６を参照して説明する。

予備成形品保持治具２１の位置決めピン２１８は、予備成形品保持治具２１の枠体２１３から下方に向けて形成される。また、熱成形金型１１に予備成形品保持治具２１の位置決めピン２１８に嵌合する第２の嵌合孔１１８が形成される。予備成形品保持治具２１は上下方向に移動可能に設けられ、図２０に示すように、予備成形品保持治具２１を熱成形金型１１上に移動して配置する。次いで、予備成形品保持治具２１を降下させる。このとき、予備成形品保持治具２１と熱成形金型１１の位置ずれが生じている場合に、図２１に示すように、予備成形品保持治具２１の位置決めピン２１８が、熱成形金型１１の嵌合穴１１８の上面に形成したテーパ部１１９に当接する。この後、さらに予備成形品保持治具２１が降下すると、図１９に示すように、予備成形品保持治具２１の位置決めピン２１８が熱成形金型１１の第２の嵌合穴１１８上面のテーパ部１１９に案内されて、図２２に示すように、熱成形金型１１の位置に対する予備成形品保持治具２１の位置が修正されて、熱成形金型１１の第２の嵌合穴１１８に予備成形品保持治具２１の位置決めピン２１８が嵌合する。このようにして熱成形金型１１の位置に対する予備成形品保持治具２１の位置合わせが精度よく行われる。

このようにして、予め熱成形金型１１の位置に対する予備成形品保持治具２１の位置合わせを行った後、予備成形品挿入治具２２を降下させて、熱成形金型１１および予備成形品保持治具２１の位置に対する予備成形品挿入治具２２の位置合わせを行う。

予備成形品挿入治具２２を降下すると、予備成形品挿入治具２２の位置と予備成形品保持治具２１の位置ずれが生じている場合に、図２３に示すように、予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５が、予備成形品挿入治具２２の嵌合穴２１５の上面に形成したテーパ部２１６に当接する。この後さらに予備成形品挿入治具２２を降下すると、図２４に示すように、予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５は、予備成形品挿入治具２２の嵌合穴２１５上面のテーパ部２１６に案内されて、予備成形品挿入治具２２の位置に対する予備成形品保持治具２１の位置が修正され、予備成形品保持治具２１の嵌合穴２１５に予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５が嵌合するとともに、熱成形金型１１の嵌合孔１１５に予備成形品挿入治具２２の位置決めピン２２５が嵌合する。このようにして熱成形金型１１および予備成形品挿入治具２２の位置に対する予備成形品保持治具２１の位置合わせが精度よく行われる。

さらに、予備成形品挿入治具２２を降下させると、予備成形品挿入治具２２の各パンチ２２１が予備成形品保持治具２１に保持された各予備成形品２１１に当接する（図２５）とともに、各予備成形品２１１が、予備成形品挿入治具２２の各パンチ２２１により押圧されて、予備成形品保持治具２１の枠体２１３より抜き出されて、ダイ１１０の各型孔１１１内に挿入される（図２６）。

予備成形品挿入作業に引き続き、熱成形金型１１のダイ１１１の各型孔１１２への各裏金２１２の挿入作業を行うが、この動作は、上記の本発明の第１の実施形態の場合と同様にして行えばよい。

なお、上記の本発明の第１の実施形態および第２の実施形態に係る熱成形自動化装置については、熱成形プレス装置１０の手前に熱成形自動化装置２０を再配置するにあたって、多大な時間を要する調整は、熱成形自動化装置２０の位置の微調整作業であるため、上記の構成とすることで、調整作業を大幅に低減することが可能となる。ただし、この場合、ある程度の熱成形自動化装置２０の若干の位置調整は必要となる。ここで、熱成形プレス装置１０と熱成形自動化装置２０の係合を容易とする係合手段により係合して位置合わせすると、熱成形自動化装置２０の再配置を１回で行うことができるようになり、より簡便に位置調整作業を行うことができる。

このとき、熱成形プレス１０の手前にレールを敷設しておき、熱成形自動化装置２０をレールにガイドされて移動可能として構成すると、レールに沿って熱成形自動化装置２０を熱成形プレス１０の手前に再配置しやすくなる。

図２７は、係合手段の一例であるが、熱成形プレス装置１０に凹部を有する係合部材１０８を設けるとともに、熱成形自動化装置２０に係合部材１０８の凹部に対応する凸部を有する係合部材２０８を設け、熱成形プレス装置１０の係合部材１０８の凹部に、熱成形自動化装置２０の係合部材２０８の凸部を嵌合することにより、熱成形プレス装置１０と熱成形自動化装置２０の位置合わせを行うことができる。図２１おいて、このような係合部材は２箇所に設けられている。

また、上記の係合手段によらずとも、例えば、図２８に示すように、熱成形自動化装置２０に画像認識手段２０９を設け、この画像認識手段２０９により熱成形金型１１のダイ１１０の角の位置およびこの角を形成する各辺の傾きを検出するとともに、検出された値に基づき、ロボット２４により駆動される予備成形品挿入治具２２の位置を補正して上記の予備成形品挿入および裏金挿入作業を行うこととすれば、テーパ部の径を大きくせずとも精度よく予備成形品挿入および裏金挿入作業を行うことができる。

本発明の熱成形自動化装置は、自動車や二輪車等の制動に用いられるディスクブレーキパッドの製造に好適なものである。

１０熱成形プレス装置
１０８係合部材（凹部）
１１熱成形金型
１１０ダイ
１１１小径の型孔
１１２大径の型孔
１１５嵌合孔
１１６テーパ部
１１７ガイド部
１１８第２の嵌合孔
１２０下パンチ
１２１下パンチプレート
２０熱成形自動化装置
２０８係合部材（凸部）
２０９画像認識手段
２１予備成形品保持治具
２１１予備成形品
２１２裏金
２１３枠体
２１４弾性部材
２１５嵌合孔
２１６テーパ部
２１７ガイド
２１８位置決めピン
２２予備成形品挿入治具
２２１パンチ
２２２パンチ支持板
２２３アーム
２２４位置補正手段
２２５位置決めピン
２２６テーパ部
２２７位置決めピン駆動手段
２３予備成形品切り出し部
２４ロボット
２４１ガイド
２４２ガイド
２５排出ストッカ
３０ベルトコンベア
４０リフター

Claims

複数の型孔を有する熱成形金型の前記型孔に予備成形品を挿入する熱成形自動化装置において、
前記熱成形金型の各型孔に挿入する各予備成形品が各型孔に対応した位置で保持する予備成形品保持治具と、
前記予備成形品保持治具の上方に、ロボットのアームに昇降自在に懸架され、前記予備成形品に対応した位置に複数のパンチを配置した予備成形品挿入治具と、を有し、
前記予備成形品挿入治具は、下方に延びる位置決めピンを有し、
前記予備成形品保持治具は、前記予備成形品挿入治具の前記位置決めピンに対応する位置に、前記位置決めピンに嵌合する嵌合孔を有し、
前記熱成形金型は、前記予備成形品挿入治具の前記位置決めピンに対応する位置に、前記位置決めピンに嵌合する嵌合穴を有し、
前記予備成形品挿入治具が、Ｘ軸方向および／またはＹ軸方向に移動可能かつθ方向回転可能な調整手段を介して前記ロボットのアームに接続されることを特徴とする熱成形自動化装置。
前記予備成形品挿入治具の前記位置決めピンを、前記予備成形品保持治具の前記嵌合孔に挿通することで前記予備成形品挿入治具と前記予備成形品保持治具の位置合わせを行うとともに、
前記予備成形品挿入治具の前記位置決めピンを、前記熱成形金型の前記嵌合穴に挿入することで、前記予備成形品挿入治具および前記予備成形品保持治具が、前記熱成形金型の位置決め穴に倣って位置決めされて所定の位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の熱成形自動化装置。
前記予備成形品保持治具に下方に延びる位置決めピンが設けられるとともに、前記熱成形金型に、前記予備成形品保持治具の位置決めピンと嵌合する第２の嵌合孔が設けられている請求項１または２に記載の熱成形自動化装置。
熱成形機本体および熱成形自動化装置に係合手段を設け、該係合手段により熱成形機本体および熱成形自動化装置の位置合わせを行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱成形自動化装置。
前記係合手段が、熱成形機本体に設けた凹部もしくは凸部と、熱成形自動化装置に設けた凸部もしくは凹部を嵌合させることで係合することを特徴とする請求項４に記載の熱成形自動化装置。
前記熱成形自動化装置は、前記熱成形金型の角部の位置を認識する画像認識手段を備え、該画像認識手段により検出された熱成形金型の位置情報により前記ロボットの移動位置を補正することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱成形自動化装置。
前記予備成形品挿入治具の前記複数のパンチに吸着手段を設けたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の熱成形自動化装置。