JP6871143B2 - プレス成形システム - Google Patents
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Description
そして、制御装置は、材料検出部が成形材料の送り込み可能状態を検出すると、鍛造プレス装置内のトランスファフィーダにより、金型内の成形材料の搬送動作を進めてプレス動作を実行する。また、材料検出部が成形材料の送り込み可能状態を検出しない場合には、鍛造プレス装置内のトランスファフィーダを待機状態として、一定時間内に検出されるとトランスファフィーダを起動させる制御を行っていた(例えば、特許文献1参照)。
その場合、プレス動作の動力を付与する駆動軸をスライドが最も上方に退避する上死点位置で停止させることになる。
そして、材料検出部が成形材料の送り込み可能状態を検出すると、駆動軸が回転を再開するが、トランスファフィーダはその時点で起動しても搬送動作が間に合わずにスライドと干渉するおそれがあるので、鍛造プレス装置は空打ちを一回行い、駆動軸の回転を見送って次の回転で適正なタイミングで起動させる必要があった。
この場合、鍛造プレス装置を空打ち状態で動かすため、その分だけ生産性が低下してしまう。また、空打ちによって同じ工程での成形が二回行われてしまうので、当初予定された品質が得られなくなるという問題があった。
成形材料にプレス成形を行うプレス加工部と、
前記プレス加工部に前記成形材料を供給する材料供給装置と、
前記材料供給装置への前記成形材料の供給可能状態を検知する検知装置と、
前記プレス加工部と前記材料供給装置とを制御する制御装置とを備え、
前記プレス加工部は、退避位置からプレス成形を行う進行位置を通過して前記退避位置に戻る動作パターンに従って移動を行うスライドを備え、
前記材料供給装置は、前記スライドが前記進行位置から前記退避位置に戻る前の同期タイミングで供給動作を開始し、
前記制御装置は、
所定の判断期間内に前記検知装置により前記成形材料の供給可能状態が検知されない場合に、
前記スライドを前記進行位置から前記退避位置に到達する前に停止させる制御を行う
構成とした。
本発明の第一の実施形態のプレス成形システム100について図1〜図6に基づいて説明する。図1はプレス成形システム100を示す構成図である。
プレス成形システム100は、加熱炉1、搬入コンベア2、搬入装置6、検知装置7、鍛造プレス装置10、制御装置90を備えている。
搬入コンベア2は、加熱炉1において加熱された成形材料Wを搬入装置6へ搬送するローラ式の搬送装置である。
この搬入コンベア2には、プッシャー5が設けられており、加熱炉1から排出された成形材料Wを搬入装置6に送り込むことができる。
搬入装置6は、モータ駆動のベルトコンベア機構であり、後述する鍛造プレス装置10のトランスファフィーダ40の受け取り位置に成形材料Wを搬入することができる。
検知装置7は、搬入装置6の搬送方向上流側の所定位置において、搬入コンベア2から供給された成形材料Wを検知する。この検知装置7は、例えば、ホットメタルデテクターのような所定の高温度の物体を検知するもので構成されている。但し、温度に拘わらず、所定位置で物体の有無を検出することが可能な他の検出手段、例えば、近接センサ、カメラ等で代用することも可能である。
この検知装置7による成形材料Wの検知により、トランスファフィーダ40による成形材料Wのプレス加工部への供給可能状態を検知することができる。
図2は鍛造プレス装置10を示す構成図である。
鍛造プレス装置10は、ベッド23、複数のアップライト22、クラウン21、ボルスタ24、スライド18、対をなす金型3,4、駆動機構20、制御装置90及びトランスファフィーダ40を備える。
ボルスタ24は、ハードプレート26を介してベッド23に固定される。ボルスタ24は、対をなす金型の他方である下金型4が固定される部品である。なお、複数の下金型4はボルスタ24上において、図2の左右方向(エキセン軸16方向)に沿って一列に並んで配設されている。例えば、図2の左側から右側へ一列に四つ並んで配設されているが、その個体数は増減可能である。各上金型3と各下金型4は個別に対向するように配置され、スライド18が下降したときに互いに近接する。相対する上金型3と下金型4の間に成形材料Wが投入されている場合、スライド18が下降することで成形材料Wが上金型3と下金型4の型空間の中で加圧され、成形材料Wが鍛造成形される。
減速機15は、伝動軸14の軸方向のもう一方の端部の近傍、すなわちサーボモータ11の逆方の端部の近傍に配置される。サーボモータ11及び減速機15は、エキセン軸16と同軸上に配置される。
このような配置により、サーボモータ11と減速機15とを、エキセン軸16の軸方向の両側に分散して配置できる。これにより、鍛造プレス装置10の良好な重量バランスを図ることができる。
エキセン軸16は、回転中心軸に沿って貫通する中空部を有する。伝動軸14は、この中空部においてエキセン軸16と相対的に回転可能かつ同軸上に配置される。伝動軸14は、サーボモータ11の回転力を減速機15に伝達する。減速機15は、伝動軸14の回転運動を減速してエキセン軸16に伝達する。
そして、上金型3と下金型4の近傍には、プレス加工部に成形材料Wを供給する材料供給装置としてのトランスファフィーダ40が設けられている。このトランスファフィーダ40は、上金型3と下金型4とが離間したときに、最上流側の下金型4及び上金型3に新たな成形材料Wを供給したり、一列に並んだ複数の下金型4及び上金型3に対して、ワークを順番に搬送したりする。
各送り桿41,41は、一列に配置された複数の下金型4の両側でその並び方向に平行に配置されている。
各送り桿41,41からは、各つかみ爪42が互いに向かい合うように延出されている。また、各つかみ爪42の並び方向の間隔は複数の下金型4の間隔に一致している。また、各送り桿41,41は、つかみ爪42を下金型4よりも一つ多く備えている(例えば、下金型4は四つ、つかみ爪42は五つ)。
制御装置90は、プログラムに従ってプレス成形システム100の動作制御を行うマイクロコンピュータ等の情報処理装置である。
制御装置90は、前述した検知装置7により搬入装置6からトランスファフィーダ40への成形材料Wの供給可能状態の検知の有無に応じて、トランスファフィーダ40とプレス加工部のサーボモータ11について動作制御を実行する。
制御装置90によって実行されるプレス成形システム100の動作制御について説明する。
制御装置90は、所定の判断期間p1内に、検知装置7により搬入装置6からトランスファフィーダ40への成形材料Wの供給可能状態を検知した場合と検知しない場合とで、サーボモータ11及びトランスファフィーダ40に対して異なる動作制御実行する。
上記判断期間p1については後述する。
また、検知装置7による判断期間p1内の成形材料Wの供給可能状態の非検知は、搬入装置6からの成形材料Wの供給の遅れを意味する。
従って、制御装置90は、供給可能状態の検知の際には、サーボモータ11及びトランスファフィーダ40が標準動作を行う動作制御を実施する。
また、制御装置90は、供給可能状態の非検知の際には、サーボモータ11及びトランスファフィーダ40が一時的に停止又は待機状態となる動作制御を実施する。
図5は判断期間p1内に成形材料Wの供給可能状態が検知されない場合のスライド18のストロークとトランスファフィーダ40の各方向の動作変化量とエキセン軸16の回転数との関係を示す線図である。
図4及び図5中の太線のL1はスライド18のストローク(上金型3の高さ)を示す。
一点鎖線のL2はエキセン軸16の回転数(単位はrpm)を示す。
二点鎖線のL3はトランスファフィーダ40における図3のクランプ−アンクランプ方向の動作変化量を示す。
点線のL4はリフト−ダウン方向の動作変化量を示す。
破線のL5はアドバンス−リターン方向の動作変化量を示す。
これらの動作線図に示す動作は、全て制御装置90によるサーボモータ11及びトランスファフィーダ40に対する制御により実行される。
同期タイミングt1では、二点鎖線L3に示すように、各送り桿41,41のクランプ移動が行われる。
次いで、点線L4に示すように、リフト移動が行われる。
次いで、破線L5に示すように、アドバンス移動が行われる。
次いで、点線L4に示すように、ダウン移動が行われる。
次いで、二点鎖線L3に示すように、アンクランプ移動が行われる。
次いで、破線L5に示すように、リターン移動が行われる。そして、このリターン移動が終わる頃に次の同期タイミングt1に到達する。
同期位置は、スライド18が同期位置を通過するタイミングでトランスファフィーダ40が動作を開始した場合に、スライド18の往復移動により昇降する上金型3に対して、トランスファフィーダ40のつかみ爪42や当該つかみ爪42が保持する成形材料Wが干渉しない適切な位置である。
このような同期タイミングt1では、スライド18は220[mm]の高さにあり、エキセン軸16は通常速度で回転している。
つまり、スライド18が通常速度で上記同期位置に達するタイミングを同期タイミングt1としている。
本実施形態では、図5に示すように、判断期間p1の開始をスライド18の下死点通過時とし、判断期間p1の終了を同期タイミングt1より幾分前としている。図5はサーボモータ11が停止した場合の線図であるが、符号ta1はサーボモータ11が停止しなかった場合の同期タイミングを示している。
判断期間p1の終了を同期タイミングt1より幾分前としているのは、サーボモータ11を停止状態から回転状態に復帰させたときに、前述した同期タイミングt1となる位置で通常速度まで加速できるようにするためである。
即ち、太線L1及び一点鎖線L2に示すように、判断期間p1の終了時に、サーボモータ11を減速して速やかに停止し、スライド18を同期タイミングt1の同期位置より手前の位置(およそ180[mm])で停止させる。
そして、予め規定された設定時間、成形材料Wの供給可能状態の検知を継続し、設定時間の間に成形材料Wの供給可能状態の検知が行われると(符号t2は検知時を示す)、サーボモータ11の回転駆動を行い、スライド18の往復動作を再開する。
そして、前述した同期タイミングt1となる位置にスライド18が通常速度で到達すると、トランスファフィーダ40が前述した図4の場合と同じ動作を順番に実行する。
上記制御装置90によるプレス成形システム100の動作制御を図6のフローチャートに基づいて説明する。
まず、制御装置90は、サーボモータ11の駆動中において(ステップS1)、サーボモータ11に併設されたエンコーダによりモータ出力軸の軸角度から、前述した判断期間p1の開始時期の到達を判定する(ステップS3)。
また、判断期間p1の開始時期に到達した場合には(ステップS3:YES)、検知装置7により搬入装置6からの成形材料Wの供給可能状態が検知されたか否かを判定する(ステップS5)。
そして、同期タイミングt1に到達していない場合には当該判定を繰り返し実行する(ステップS7:NO)。
これにより、最も上流側の下金型4に新たな成形材料Wが供給され、その他の下金型4に対して上流側から成形材料Wが搬送される。
そして、制御装置90は、処理をステップS3に処理を戻して、再び、判断期間p1の開始時期の到達を判定する。
そして、判断期間p1の終了時期に到達していない場合には(ステップS11:NO)、ステップS5に処理を戻して、成形材料Wの供給可能状態が検知されたか否かを判定する。
そして、再び、成形材料Wの供給可能状態が検知されたか否かを判定する(ステップS15)。
設定時間が経過していない場合には(ステップS19:NO)、再び、成形材料Wの供給可能状態が検知されたか否かを判定する(ステップS15)。
即ち、同期タイミングt1の到達を待ってから(ステップS7)、トランスファフィーダ40を作動させる(ステップS9)。
つまり、異常が発生せずに生産を終了したと考えて、新規の成形材料Wの供給を待たずに、そのまま、鍛造プレス作業を実行する。
搬入装置6からの成形材料Wの供給可能状態が検知されることなく、判断期間p1+設定時間が経過したということは、搬入装置6又はその上流側の加熱炉1や搬入コンベア2においてトラブルが発生している可能性がある。従って、ステップS19において設定時間が経過した場合には、エラー報知を行って、作業を中止する制御を行っても良い。
上記プレス成形システム100は、その制御装置90が、判断期間p1以内に検知装置7により成形材料Wの供給可能状態が検知されない場合に、スライド18を下死点から上死点に到達する前に停止させる制御を行っている。
これにより、スライド18の移動が上死点より前の位置から動作を再開するので、トランスファフィーダ40の遅れを抑制してスライド18に容易に同期させることができる。
このため、鍛造プレス装置10において空打ちを回避することが容易となり、生産性を向上し、鍛造プレス装置10より上流側の成形材料Wの供給を滞りなく行うことが可能となる。
このため、スライド18の動作の再開を適正なタイミングを行うことができ、空打ちの発生を抑制し、適正な鍛造プレスを実現することが可能となる。
このため、制御装置90は、判断期間p1以内に検知装置7により成形材料Wの供給可能状態が検知されない場合に、同期タイミングt1より前にスライド18を停止させることができる。
これにより、スライド18の停止時間の冗長化を抑制し、より生産性を向上させることが可能となる。
また、スライド18の動作を再開してから同期タイミングに到達するので、スライド18を通常速度まで加速する期間を確保することが容易となり、この面からもトランスファフィーダ40の同期をより適切に行うことが可能となる。
また、後述する他の動作制御(1)の場合のように、スライド18の反転移動を不要とするので、サーボモータ11のエネルギー損失を低減することが可能となる。
上記プレス成形システム100では、判断期間p1がスライド18の下死点通過時以降であって同期タイミングt1より前までの範囲内とする場合を例示したが、判断期間p1をスライド18の下死点通過時以降であって上死点到達時より前の範囲内にしても良い。
ここでは、判断期間p1をスライド18の下死点通過時から同期タイミングt1までとした場合を図7に例示するが、判断期間p1の終了は上死点到達時により近くしても良い。
そして、サーボモータ11は、そのまま停止から逆回転を行い、太線L1に示すように、スライド18を同期タイミングt1の同期位置より下死点寄りの位置(およそ180[mm])まで下降させて停止する。
そして、予め規定された設定時間、成形材料Wの供給可能状態の検知を継続し、設定時間の間に成形材料Wの供給可能状態の検知が行われると(符号t2は検知時を示す)、サーボモータ11の回転駆動を行い、スライド18の往復動作を再開する。
そして、前述した同期タイミングt1となる位置にスライド18が通常速度で到達すると、トランスファフィーダ40が前述した図4の場合と同じ動作を順番に実行する。
このため、スライド18に対してトランスファフィーダ40を遅れることなく容易に同期させることができる。
従って、この場合も、システムの生産性を向上し、鍛造プレス装置10より上流側の成形材料Wの供給を滞りなく行うことが可能となる。
上記他の動作制御(1)では、判断期間p1をスライド18の下死点通過時以降であって上死点到達時より前の範囲内に設定し、サーボモータ11の逆転によりスライド18を同期位置よりも下死点寄りに反転移動させる場合を例示した。
しかし、上記判断期間p1において、スライド18の反転移動は行わなくとも良い。
そして、予め規定された設定時間、成形材料Wの供給可能状態の検知を継続し、設定時間の間に成形材料Wの供給可能状態の検知が行われると(符号t2は検知時を示す)、サーボモータ11の回転駆動を行い、スライド18の往復動作を再開する。
この場合、同期タイミングt1となる位置をスライド18は既に通過しているので、スライド18の移動の再開と同時にトランスファフィーダ40が駆動し、前述した図4の場合と同じ動作を順番に実行する。
この場合でも、スライド18が上死点に到達してからトランスファフィーダ40の動作を開始する場合に比べて、トランスファフィーダ40の遅れを低減することができるので、システムの生産性を向上し、鍛造プレス装置10より上流側の成形材料Wの供給を滞りなく行うことが可能となる。
本発明の第二の実施形態のプレス成形システムは、前述した鍛造プレス装置10に替えて鍛造プレス装置10Aを備える構成となっている。そして、このプレス成形システムは鍛造プレス装置10A以外の構成については前述したプレス成形システム100と同一なので、主に鍛造プレス装置10Aについて説明する。
この鍛造プレス装置10Aは、前述した鍛造プレス装置10の駆動機構20のサーボモータ11に替えてインバーターモータのような速度制御が可能なモータ11Aに変更した点が主に異なっている。以下の説明では、鍛造プレス装置10Aについて前述した鍛造プレス装置10と異なる点について主に説明し、鍛造プレス装置10を同一の構成については同符号を付して、重複する説明は省略する。
例えば、スライド18の下降時の減速は、クラッチブレーキ13Aによるブレーキ又はモータ11Aの減速制御により実現することができる。
また、スライド18を一時停止する制御は、クラッチブレーキ13Aによる動力の切断により実現することができる。
以上、本発明の各実施形態について説明した。しかし、本発明は上記各実施形態に限られない。各実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
2 搬入コンベア
3 上金型
4 下金型
5 プッシャー
6 搬入装置
7 検知装置
10,10A 鍛造プレス装置
11 サーボモータ
11A モータ
12A フライホイール
13A クラッチブレーキ
14 伝動軸
15 減速機
16 エキセン軸
17 コンロッド
18 スライド
20,20A 駆動機構
40 トランスファフィーダ(材料供給装置)
90 制御装置
100 プレス成形システム
p1 判断期間
t1 同期タイミング
W 成形材料
Claims (6)
- 成形材料にプレス成形を行うプレス加工部と、
前記プレス加工部に前記成形材料を供給する材料供給装置と、
前記材料供給装置への前記成形材料の供給可能状態を検知する検知装置と、
前記プレス加工部と前記材料供給装置とを制御する制御装置とを備え、
前記プレス加工部は、退避位置からプレス成形を行う進行位置を通過して前記退避位置に戻る動作パターンに従って移動を行うスライドを備え、
前記材料供給装置は、前記スライドが前記進行位置から前記退避位置に戻る前の同期タイミングで供給動作を開始し、
前記制御装置は、
所定の判断期間内に前記検知装置により前記成形材料の供給可能状態が検知されない場合に、
前記スライドを前記進行位置から前記退避位置に到達する前に停止させる制御を行う
プレス成形システム。 - 前記制御装置は、
前記スライドを停止させてから前記検知装置により前記成形材料の供給可能状態を検知すると、
前記スライドの動作を再開する制御を行う
請求項1に記載のプレス成形システム。 - 前記判断期間が、前記スライドの前記進行位置の通過時以降であって前記退避位置の到達時より前までの範囲内に定められ、
前記制御装置は、
前記材料供給装置と前記スライドを停止させた後に、当該スライドを、前記同期タイミングにおけるスライドの位置又はそれより前記進行位置寄りの位置まで反転移動で戻す制御を行う
請求項1又は2に記載のプレス成形システム。 - 前記判断期間は、前記スライドの前記進行位置通過時以降であって前記同期タイミングより前までの範囲内に定められた
請求項1又は2に記載のプレス成形システム。 - 前記プレス加工部は、前記スライドの移動動作の駆動源をサーボモータとする
請求項1から4のいずれか一項に記載のプレス成形システム。 - 前記プレス加工部は、
フライホイールと、
前記フライホイールを回転させるモータと、
前記フライホイールの回転力の前記スライド側への接続と切断を切り替えるクラッチとを備える
請求項1,2又は4のいずれか一項に記載のプレス成形システム。
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