JP7229105B2

JP7229105B2 - プレス装置、プレス装置の搬送モーション設定方法及び搬送モーション設定プログラム

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Publication number: JP7229105B2
Application number: JP2019108663A
Authority: JP
Inventors: 城輝大西
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-06-11
Filing date: 2019-06-11
Publication date: 2023-02-27
Anticipated expiration: 2039-06-11
Also published as: US11273614B2; KR20200141941A; US20200391469A1; CN112060669B; JP2020199532A; CN112060669A

Description

本発明は、プレス装置、プレス装置の搬送モーション設定方法及び搬送モーション設定プログラムに関する。

従来、プレス装置として、ワークを搬送するトランスファフィーダ（以下、「ＴＦ」という）とプレス部とを、プレス動作を基準とするプレスマスタ方式で連動させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。プレスマスタ方式は、ＴＦの動作を基準とするＴＦマスタ方式に比べ、高速生産性を見込めるメリットがある。
また、例えばエキセン軸をサーボモータで直接駆動するような、いわゆるサーボプレスにプレスマスタ方式を適用した場合には、プレス連続運転によって上死点起動・停止時の加減速トルクが不要となるため、サーボモータの実効トルク低減を図れるといったメリットも得られる。

ところで、プレスマスタ方式は、プレス速度（エキセン軸回転速度）が一定であることが前提とされる。そのため、図６（ａ）に示すように、１行程のプレスモーションに対応するＴＦモーション（ＴＦ各軸の動作）を一旦決定しておけば、図６（ｂ）に示すように、プレス速度の変更（図の例では全体的な時間の延長）が生じた場合でも、ＴＦモーションを変更する必要がなかった。
しかし、サーボプレスなどにおいては、プレス速度が１行程中で逐次変化する場合がありうる。この場合に、タイミングによってはＴＦの動作速度が急変し、安定した搬送が困難になるおそれがある。

そこで、図７（ａ）に示すように、速度一定の仮想カムを共通のマスタとしてプレスモーションとＴＦモーションとを対応付ける手法が用いられている。この手法によれば、図７（ｂ）に示すように、プレスモーションの一部を変更（図７の例では、下死点近傍で緩やかに加圧させる変更）した場合に、この変更部分に対応するＴＦモーション部分を変更・調整することで対応させることができる。

特開２０１６－２１５２４０号公報

しかしながら、上記従来の技術では、プレスモーションの変更に応じて、ＴＦモーションを適宜設定し直す必要が生じる。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、プレスモーションが変更された場合に、搬送装置の搬送モーションを簡便に設定できるようにすることを目的とする。

本発明は、成形材料をプレス成形する型を取り付け可能なスライドと、前記成形材料を搬送する搬送装置とが連動するプレス装置であって、
前記スライドの所定の基準プレスモーションに対応する前記搬送装置の基準搬送モーションを設定する基準動作設定手段と、
前記基準プレスモーションに対する前記基準搬送モーションの同期タイミングを設定するタイミング設定手段と、
前記基準プレスモーションの時間を調整して、実運転のプレスモーションを設定するプレス動作設定手段と、
前記プレスモーションに対し、同期タイミングを前記基準プレスモーションに対する前記基準搬送モーションのものと一致させつつ、当該同期タイミングからの動作パターンを前記基準搬送モーションと同一にして、前記プレスモーションに対応する実運転の搬送モーションを設定する搬送動作設定手段と、
を備えるように構成した。

また、本発明は、成形材料をプレス成形する型を取り付け可能なスライドと、前記成形材料を搬送する搬送装置とが連動するプレス装置の搬送モーション設定方法であって、
前記プレス装置の制御手段が、
前記スライドの所定の基準プレスモーションに対応する前記搬送装置の基準搬送モーションを設定する基準動作設定工程と、
前記基準プレスモーションに対する前記基準搬送モーションの同期タイミングを設定するタイミング設定工程と、
前記基準プレスモーションの時間を調整して、実運転のプレスモーションを設定するプレス動作設定工程と、
前記プレスモーションに対し、同期タイミングを前記基準プレスモーションに対する前記基準搬送モーションのものと一致させつつ、当該同期タイミングからの動作パターンを前記基準搬送モーションと同一にして、前記プレスモーションに対応する実運転の搬送モーションを設定する搬送動作設定工程と、
を実行するものとした。

また、本発明は、成形材料をプレス成形する型を取り付け可能なスライドと、前記成形材料を搬送する搬送装置とが連動するプレス装置の搬送モーション設定プログラムであって、
前記プレス装置の制御手段を、
前記スライドの所定の基準プレスモーションに対応する前記搬送装置の基準搬送モーションを設定する基準動作設定手段、
前記基準プレスモーションに対する前記基準搬送モーションの同期タイミングを設定するタイミング設定手段、
前記基準プレスモーションの時間を調整して、実運転のプレスモーションを設定するプレス動作設定手段、
前記プレスモーションに対し、同期タイミングを前記基準プレスモーションに対する前記基準搬送モーションのものと一致させつつ、当該同期タイミングからの動作パターンを前記基準搬送モーションと同一にして、前記プレスモーションに対応する実運転の搬送モーションを設定する搬送動作設定手段、
として機能させるものとした。

本発明によれば、プレスモーションが変更された場合に、搬送装置の搬送モーションを簡便に設定することができる。

本実施形態に係るプレス装置を示す図である。本実施形態のトランスファフィーダの構造を説明するための平面図である。本実施形態のトランスファフィーダの送り桿の移動軌跡を示した動作説明図である。本実施形態のトランスファフィーダモーション設定方法の流れを示すフローチャートである。本実施形態のプレスモーション及びＴＦモーションを示す動作線図であって、（ａ）が各々の基準モーションを示し、（ｂ）が基準モーションの変更例を示す。従来のプレスモーション及びＴＦモーションの一例を示す動作線図である。従来のプレスモーション及びＴＦモーションの他の例を示す動作線図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［プレス装置の構成］
図１は、本実施形態に係るプレス装置１を示す図であり、図２は、プレス装置１が備えるトランスファフィーダ４０の構造を説明するための平面図である。
図１に示すように、本実施形態に係るプレス装置１は、鍛造成形を行う鍛造プレス装置であり、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、駆動部１０、制御装置５０、トランスファフィーダ４０を備える。

ベッド２３、複数のアップライト２２及びクラウン２１は、プレス装置１のフレーム部を構成する。これらベッド２３、複数のアップライト２２及びクラウン２１は、その内部にタイロッド２５ａが挿入され、タイロッドナット２５ｂにより締め付けられることで、互いに締結される。

ボルスタ２４は、ベッド２３上に固定され、その上部には複数の下金型４が固定される。
スライド１８は、複数のアップライト２２の各々に設けられたガイド１９により、上下方向に進退可能に支持される。スライド１８の下部には複数の上金型３が固定される。複数の上金型３と複数の下金型４とは、互いに対応して組をなすととともに、それぞれ左右方向に沿って配列されており、それぞれ組をなすものと上下に対向している。スライド１８が下降することで、上金型３と下金型４とが近接し、これらの間で成形材料Ｗが鍛造成形される。なお、スライド１８が進退する方向は特に制限されないが、本実施形態では、上下方向に進退するものとして説明する。

駆動部１０は、サーボモータ１１、伝動軸１２、減速機１３、エキセン軸１４及びコネクティングロッド１５を備える。駆動部１０は、クラウン２１などのフレーム部に支持される。エキセン軸１４は左右方向に沿って延在するように配置される。サーボモータ１１が駆動されると、その回転運動が伝動軸１２、減速機１３、エキセン軸１４の順に伝達され、エキセン軸１４の回転運動がコネクティングロッド１５を介してスライド１８の並進運動に変換される。これにより、スライド１８が上下方向に進退する。
サーボモータ１１は、一回転中で任意に回転速度を変化させる制御や任意の回転角度で停止させる制御が可能である。したがって、サーボモータ１１の駆動制御により、スライド１８の上下の昇降動作の移動速度を１ストローク中で変化させたり、任意の位置で停止させたりすることできる。

制御装置５０は、プレス装置１の動作制御を行うものである。具体的に、制御装置５０は、ユーザ操作や所定のプログラムに基づいて、サーボモータ１１やトランスファフィーダ４０の動作を制御し、スライド１８によるプレス動作とトランスファフィーダ４０による搬送動作とを連動させる。また、制御装置５０は、プレス装置１の各種機能を実現するためのプログラムやデータを記憶するとともに作業メモリ領域としても機能する記憶部５１を備える。

トランスファフィーダ４０は、成形材料Ｗを搬送する搬送装置であり、上金型３と下金型４の近傍に設けられている。このトランスファフィーダ４０は、図２に示すように、上金型３と下金型４とが離間したときに、搬入装置６により搬入された新たな成形材料Ｗを最上流側の上金型３及び下金型４に供給したり、左右方向に配列された複数組の上金型３と下金型４に対して、成形材料Ｗを順次搬送したりする。

具体的に、トランスファフィーダ４０は、互いに平行に配置された２本の送り桿４１を備えている。各送り桿４１は、一列に配置された複数の下金型４の両側で、その並び方向に沿って延在するように配置されている。
各送り桿４１には、下金型４よりも１つ多い数量の複数のつかみ爪４２が、当該送り桿４１の延在方向に沿って並設されている。複数のつまみ爪４２は、２本の送り桿４１に設けられたもの同士で互いに組をなして向き合うように、各送り桿４１から延出している。また、複数のつかみ爪４２の並び方向の間隔は、複数の下金型４の間隔と一致している。

図３は、トランスファフィーダ４０の送り桿４１の移動軌跡を示した動作説明図である。
この図に示すように、トランスファフィーダ４０は、２本の送り桿４１を、待機位置（ホームポジション）Ｈで待機した状態から、（１）クランプ→（２）リフト→（３）アドバンス→（４）ダウン→（５）アンクランプ→（６）リターンの順で動作させる。これにより、トランスファフィーダ４０は、スライド１８のプレス動作に連動させて、成形材料Ｗを複数の下金型４に順送りする。なお、以下の説明では、クランプ及びアンクランプの動作方向をクランプ方向、リフト及びダウンの動作方向をリフト方向、アドバンス及びリターンの動作方向をアドバンス方向という。

［トランスファフィーダモーション設定方法］
続いて、プレスモーションに対応させてトランスファフィーダモーション（以下、「ＴＦモーション」という。）を設定する方法について説明する。ここで、「プレスモーション」とは、スライド１８によるプレス動作パターンをいう。また、「ＴＦモーション」とは、トランスファフィーダ４０の搬送動作パターンであって、後述のクランプ方向動作量、リフト方向動作量及びアドバンス方向動作量で表されるものをいう。本実施形態のＴＦモーション設定方法は、前記制御装置５０において、記憶部５１に格納された所定のプログラムが読み出されて展開されることにより、実行される。
図４は、ＴＦモーション設定方法の流れを示すフローチャートである。図５は、本実施形態におけるプレスモーション及びＴＦモーションを示す動作線図であって、（ａ）が各々の基準モーションを示し、（ｂ）が基準モーションの変更例を示す。同図において、プレスモーションは、上死点から下死点を通過して再び上死点に戻るまでのスライド１８の進退移動１ストロークにおける当該スライド１８の位置で示される。ＴＦモーションは、後述のとおり、トランスファフィーダ４０（送り桿４１）の各方向（クランプ、リフト、アドバンス）の動作量で示される。また、図５の横軸は、スライド１８が１ストロークするときに等角速度で１回転する（３６０deg回る）と仮定した仮想カムの回転角度（仮想カム角度）と、これに対応する時間である。

図４に示すように、本実施形態のＴＦモーション設定方法では、まず制御装置５０は、プレスモーションの基準となる基準プレスモーションＰｓを設定する（ステップＳ１）。
基準プレスモーションＰｓは、プレス装置１の設備仕様において想定される最短サイクルタイムのプレスモーションである。本実施形態の基準プレスモーションＰｓは、図５（ａ）に示すように、成形材料Ｗを加圧する下死点の手前側近傍では緩やかに移動し、その前後ではサーボモータ１１の性能等に応じた一定の速度で速やかに移動するものとなっている。また、本実施形態の基準プレスモーションＰｓは、例えば１ストローク（サイクル）に３秒を要するものとなっている。
制御装置５０は、プレス装置１の機械的な諸元やサイクルタイム等のプレス条件に基づいて基準プレスモーションＰｓを設定し、記憶部５１に記憶させる。なお、この基準プレスモーションＰｓは、予め設定され、記憶部５１に記憶されていてもよい。

次に、制御装置５０は、設定された基準プレスモーションＰｓに対応した基準ＴＦモーションＦｓを設定する（ステップＳ２）。
基準ＴＦモーションＦｓは、トランスファフィーダ４０のクランプ方向動作量Ｆｓ１、リフト方向動作量Ｆｓ２及びアドバンス方向動作量Ｆｓ３から構成される。この基準ＴＦモーションＦｓは、基準プレスモーションＰｓに対応したＴＦモーションであって、この基準プレスモーションＰｓのプレス動作（スライド１８）と干渉することなくトランスファフィーダ４０が好適に成形材料Ｗを搬送できるように設定される。つまり、基準ＴＦモーションＦｓは、スライド１８が下死点通過後にトランスファフィーダ４０と干渉しない所定の位置ｈまで上昇したときに搬送動作が（（１）クランプから）開始され、その後にスライド１８がトランスファフィーダ４０と干渉する位置まで下降してくる前に搬送動作（（５）アンクランプまで）が完了するように設定される。
制御装置５０は、基準プレスモーションＰｓに基づいて基準ＴＦモーションＦｓを設定し、記憶部５１に記憶させる。なお、基準ＴＦモーションＦｓにおけるトランスファフィーダ４０の動作速度等の詳細は、トランスファフィーダ４０その他の機械的な装置諸元や、サイクルタイム等に基づいて適宜設定される。また、この基準ＴＦモーションＦｓは、基準プレスモーションＰｓとともに、予め設定され、記憶部５１に記憶されていてもよい。

次に、制御装置５０は、基準プレスモーションＰｓに対する基準ＴＦモーションＦｓの同期タイミング（同期点）ＳＴを設定する（ステップＳ３）。同期タイミングとは、プレスモーションの変更に依らず、プレスモーションに対して同期させるべきＴＦモーションのポイントである。
このステップでは、制御装置５０は、トランスファフィーダ４０がクランプ動作を開始する点、すなわち、スライド１８が下死点通過後にトランスファフィーダ４０と干渉しない位置ｈまで上昇したタイミングを、同期タイミングＳＴとして設定し、記憶部５１に記憶させる。
そして、制御装置５０は、同期タイミングＳＴを始点（ゼロ）としてトランスファフィーダ４０の動作が１サイクルするときに等角速度で１回転する（３６０deg回る）と仮定した、トランスファフィーダ４０用の仮想カムの回転角度（ＴＦ仮想カム角度）を設定する。

次に、制御装置５０は、ユーザ（オペレータ）操作に基づいて、基準プレスモーションＰｓを変更・調整して、実運転のプレスモーションＰを設定する（ステップＳ４）。
具体的には、図５（ｂ）に示すように、基準プレスモーションＰｓに対し、成形材料Ｗを加圧する時間を延ばす（本実施形態では、サイクルタイム：３秒→４秒）ようにして、プレスモーションＰが設定される。このとき、延長された時間で１回転する（３６０deg回る）と仮定した新たな仮想カム角度が割り当てられる。
なお、このプレスモーションＰは、基準プレスモーションＰｓにおいて成形材料Ｗがアンクランプされてから再びクランプされるまでの下死点近傍の動作時間を延長するものであればよく、その変更・調整の具体内容は特に限定されない。例えば、図５（ｂ）ではスライド１８が下死点近傍において一定速度で降下（加圧）する例を示したが、加圧途中で速度が変化したり一旦上昇したりしてもよい。さらに言えば、このプレスモーションＰは、基準プレスモーションＰｓのうちの一部の時間を延長させたものであればよい。

次に、制御装置５０は、プレスモーションＰに対して同期タイミングＳＴを合わせつつ、当該同期タイミングＳＴからの動作パターンを基準ＴＦモーションＴｓと同一にして、プレスモーションＰに対応する実運転のＴＦモーションＦを設定する（ステップＳ５）。ＴＦモーションＦは、トランスファフィーダ４０のクランプ方向動作量Ｆ１、リフト方向動作量Ｆ２及びアドバンス方向動作量Ｆ３から構成される。
つまり、ＴＦモーションＦは、時間が延長されたプレスモーションＰに対し、同期タイミングＳＴを基準プレスモーションＰｓに対する基準ＴＦモーションＦｓのものと一致させつつ、時間が延長されていない基準ＴＦモーションＴｓを元のＴＦ仮想カム角度のまま実行するようにして設定される。したがって、ＴＦモーションＦを構成するクランプ方向動作量Ｆ１、リフト方向動作量Ｆ２及びアドバンス方向動作量Ｆ３は、同期タイミングＳＴからの動作パターンが基準ＴＦモーションＴｓのものと一致する。そして、ＴＦモーションＦにおけるリターン終了から次のクランプ開始（すなわち同期タイミングＳＴ）までの間は、トランスファフィーダ４０が動作しない待機状態となる。
こうして、設定されたプレスモーションＰに応じて、ＴＦモーションＦが自動的に設定される。制御装置５０は、設定したＴＦモーションＦを記憶部５１に記憶させる。

［本実施形態の技術的効果］
以上のように、本実施形態によれば、スライド１８の基準プレスモーションＰｓに対応する基準ＴＦモーションＦｓが設定され、基準プレスモーションＰｓに対する基準ＴＦモーションの同期タイミングＳＴが設定される。そして、基準プレスモーションＰｓの一部の時間を延長させて実運転のプレスモーションＰが設定されたときに、このプレスモーションＰに対し、同期タイミングＳＴを基準プレスモーションＰｓに対するものと一致させつつ、当該同期タイミングＳＴからの動作パターンを基準ＴＦモーションＦｓと同一にして、プレスモーションＰに対応する実運転のＴＦモーションＦが設定される。
そのため、プレスモーションが基準プレスモーションＰｓからどのように変更された場合であっても、ＴＦモーション（のうちの動作部分）は基準ＴＦモーションＦｓのままとなり、特段の変更・調整を必要としない。したがって、プレスモーションが変更された場合に、トランスファフィーダ４０のＴＦモーションを簡便に設定することができる。

また、本実施形態によれば、基準プレスモーションＰｓのうち、トランスファフィーダ４０が搬送動作（アンクランプまで）を完了させた後から再び搬送動作（クランプから）を開始するまでに対応する部分を時間延長して、実運転のプレスモーションＰが設定される。
これにより、当該部分に相当する下死点近傍での加圧動作を所望のものに変更して、プレスモーションＰを設定することができる。

［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限られない。
例えば、上記実施形態では、プレスモーションに基づいてＴＦモーションを設定する場合について説明したが、実際にこのＴＦモーションでプレス装置１を運転する場合には、制御装置５０が、同期タイミングＳＴを検知したらトランスファフィーダ４０に搬送開始指令を出力し、当該トランスファフィーダ４０に基準ＴＦモーションＦｓと同じ動作パターンで搬送動作を行わせればよい。同期タイミングＳＴの検知は、例えばスライド１８の進退位置を検出する検出器を設け、同期タイミングＳＴに対応するスライド位置を検知できるようにすればよい。

また、本発明に係るプレス装置は、スライドと連動するトランスファフィーダを備えるものであれば、その構造等は特に限定されない。ただし、本発明は、例えばスライドがサーボモータで駆動されるような、いわゆるサーボプレスに対し、より好適に適用することができる。
その他、上記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。

１プレス装置
３上金型
４金型
１１サーボモータ
１２伝動軸
１４エキセン軸
１８スライド
４０トランスファフィーダ
４１送り桿
５０制御装置
５１記憶部
ＦＴＦモーション
Ｆ１クランプ方向動作量
Ｆ２リフト方向動作量
Ｆ３アドバンス方向動作量
Ｆｓ基準ＴＦモーション
Ｆｓ１クランプ方向動作量
Ｆｓ２リフト方向動作量
Ｆｓ３アドバンス方向動作量
ｈ位置
Ｐプレスモーション
Ｐｓ基準プレスモーション
Ｔｓ基準ＴＦモーション
ＳＴ同期タイミング
Ｗ成形材料

Claims

成形材料をプレス成形する型を取り付け可能なスライドと、前記成形材料を搬送する搬送装置とが連動するプレス装置であって、
前記スライドの所定の基準プレスモーションに対応する前記搬送装置の基準搬送モーションを設定する基準動作設定手段と、
前記基準プレスモーションに対する前記基準搬送モーションの同期タイミングを設定するタイミング設定手段と、
前記基準プレスモーションの時間を調整して、実運転のプレスモーションを設定するプレス動作設定手段と、
前記プレスモーションに対し、同期タイミングを前記基準プレスモーションに対する前記基準搬送モーションのものと一致させつつ、当該同期タイミングからの動作パターンを前記基準搬送モーションと同一にして、前記プレスモーションに対応する実運転の搬送モーションを設定する搬送動作設定手段と、
を備える、
プレス装置。
前記タイミング設定手段は、前記スライドが下死点を通過して前記搬送装置と干渉しない所定の位置まで上昇したタイミングを、前記同期タイミングとして設定する、
請求項１に記載のプレス装置。
前記基準動作設定手段は、前記スライドが下死点を通過して前記搬送装置と干渉しない所定の位置まで上昇したときに前記搬送装置が搬送動作を開始し、その後に前記スライドが前記搬送装置と干渉する位置まで下降する前に前記搬送装置が搬送動作を完了させるように、前記基準搬送モーションを設定する、
請求項１又は請求項２に記載のプレス装置。
前記プレス動作設定手段は、前記基準プレスモーションの時間の一部を延長させて、実運転のプレスモーションを設定する、
請求項３に記載のプレス装置。
前記プレス動作設定手段は、前記基準プレスモーションのうち、前記基準搬送モーションにおいて前記搬送装置が搬送動作を完了させた後から再び搬送動作を開始するまでの部分に対応する部分の時間を延長させて、前記プレスモーションを設定する、
請求項３に記載のプレス装置。
前記スライドは、当該スライドを往復動させる回転軸を介して連結されたサーボモータにより駆動される、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のプレス装置。
成形材料をプレス成形する型を取り付け可能なスライドと、前記成形材料を搬送する搬送装置とが連動するプレス装置の搬送モーション設定方法であって、
前記プレス装置の制御手段が、
前記スライドの所定の基準プレスモーションに対応する前記搬送装置の基準搬送モーションを設定する基準動作設定工程と、
前記基準プレスモーションに対する前記基準搬送モーションの同期タイミングを設定するタイミング設定工程と、
前記基準プレスモーションの時間を調整して、実運転のプレスモーションを設定するプレス動作設定工程と、
前記プレスモーションに対し、同期タイミングを前記基準プレスモーションに対する前記基準搬送モーションのものと一致させつつ、当該同期タイミングからの動作パターンを前記基準搬送モーションと同一にして、前記プレスモーションに対応する実運転の搬送モーションを設定する搬送動作設定工程と、
を実行する、
プレス装置の搬送モーション設定方法。
成形材料をプレス成形する型を取り付け可能なスライドと、前記成形材料を搬送する搬送装置とが連動するプレス装置の搬送モーション設定プログラムであって、
前記プレス装置の制御手段を、
前記スライドの所定の基準プレスモーションに対応する前記搬送装置の基準搬送モーションを設定する基準動作設定手段、
前記基準プレスモーションに対する前記基準搬送モーションの同期タイミングを設定するタイミング設定手段、
前記基準プレスモーションの時間を調整して、実運転のプレスモーションを設定するプレス動作設定手段、
前記プレスモーションに対し、同期タイミングを前記基準プレスモーションに対する前記基準搬送モーションのものと一致させつつ、当該同期タイミングからの動作パターンを前記基準搬送モーションと同一にして、前記プレスモーションに対応する実運転の搬送モーションを設定する搬送動作設定手段、
として機能させる、
プレス装置の搬送モーション設定プログラム。