JP4300402B2 - 積層成形品の生産システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層成形品の生産システムに関し、特に、異形状又は異材質の積層材料が積層されてインラインで積層成形品が形成される積層成形品の生産システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
図2に示すのは、異形状又は異材質の各積層材料が積層成形されて形成された積層成形品1であって、積層材料2が4ピースと積層材料3が2ピースと積層材料4が4ピースとが積層成形されて一体に形成されている。従来、このような積層成形品1をインラインで積層成形する場合、図9に示すように、積層材料2を生産するプレス成形機5と積層材料3を生産するプレス成形機6と積層材料4を生産するプレス成形機7とを積層工程に応じて配置し、各プレス成形機5〜7の各プレス金型のダイスとしての機能を兼備する積層ダイス8を順次各プレス成形機5〜7に搬送する生産システムが組まれていた。そして、まず、積層ダイス8をプレス成形機5の正規位置に位置決めし、この状態でプレス成形機5を4ストロークさせて積層ダイス8に積層材料2を4ピース積層する。次に、積層材料2が4ピース積層された積層ダイス8をトランスファ装置等で搬送してプレス成形機6の正規位置に位置決めし、この状態でプレス成形機6を2ストロークさせて積層ダイス8に積層材料3を2ピース積層する。
【0003】
次に、積層材料2が4ピース及び積層材料3が2ピース積層された積層ダイス8をトランスファマシン等で搬送してプレス成形機7の正規位置に位置決めし、この状態でプレス成形機7を4ストロークさせて積層ダイス8に積層材料4を4ピース積層する。これにより、積層材料2が4ピースと積層材料3が2ピースと積層材料4が4ピースとが一体で積層成形された積層成形品1が、インラインで形成される。この生産システムにおいては、例えば、各プレス成形機5〜7のプレス速度(spm)が等しい場合、積層ダイス8を搬送する時間の間隔(以下、積層ダイス8のリードタイムと称す)を、最も積層枚数が多い積層材料2,4の積層工程、即ち最も工数が多い積層工程に合わせる必要がある。従って、生産性を向上させるのが困難であった。そして、従来から、異種ワークを1つの生産ラインで効率よく生産するための生産システムが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
しかしながら、従来の生産システムでは、いずれの場合も部品(積層ダイス8)のリードタイムが、最も工数が多い工程に応じて決定されるので、生産性を向上させるのに限界があった。
【特許文献1】
特開平8−252748号公報(段落番号0015〜0036)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、異形状又は異材質の積層材料が積層成形されてインラインで積層成形品が形成される生産システムにおいて、生産性を最大限に向上させることが可能な積層成形品の生産システムを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項1に記載の発明は、異形状又は異材質の各積層材料が積層ライン上を移動する積層ダイスに順次積層されてインラインで積層成形品が形成される生産システムであって、積層ライン上に、各積層材料を積層する各積層工程の積層ダイスへの総積層時間に応じた個数の積層ダイスが積層ライン方向へ所定間隔で配置されるバッファゾーンが設けられ、各積層材料を積層する各積層工程のうち積層ダイスへの総積層時間が最短である積層工程を除く各積層工程が、積層ダイスへの総積層時間が最短である積層工程の総積層時間に応じて複数の工程に分業され、分業された各工程で形成される各積層材料が、バッファゾーンに配置される各積層ダイスに積層されることを特徴とする。
【0007】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、積層ダイスへの総積層時間が最短である積層工程を除く各積層工程の各総積層時間をTnとし、積層ダイスへの総積層時間が最短である積層工程の総積層時間をTmとすると、各積層材料を積層する各積層工程のうち積層ダイスへの総積層時間が最短である積層工程を除く各積層工程が、少なくとも、Tn/Tm(小数点以下繰り上げ)の工程に分業されることを特徴とする。
【0008】
従って、請求項1に記載の発明では、積層ラインにおける積層ダイスのリードタイムを総積層時間を最短の積層工程に合わせて決定することが可能となる。
請求項2に記載の発明では、積層ライン上に、積層ライン方向にTn/Tm個の積層ダイスが所定間隔で配置される。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態を図1〜図8に基づいて説明する。図1に示すように、本実施の形態は、異形状又は異材質の各積層材料2〜4が積層ライン9上を移動する積層ダイス8に順次積層されてインラインで積層成形品1が形成される生産システムであって、上記積層ライン9上に、各積層材料2〜4を積層する各積層工程P1,P2,P3の積層ダイス8への総積層時間に応じた個数の積層ダイス8が積層ライン方向(図1における上下方向)へ所定間隔で配置されるバッファゾーン10が設けられている。また、本生産システムは、総積層時間が最短の積層工程P2を除く各積層工程P1,P3が、総積層時間が最短の積層工程P2の総積層時間T2に応じて複数の工程(本実施の形態では2工程)に分業されている。さらに、本生産システムは、積層工程P1の分業された各工程P11,P12、及び積層工程P3の分業された各工程P31,P32で形成される各積層材料2及び4が、上記バッファゾーン10に配置される各積層ダイス8に積層される。
【0010】
そして、本生産システムは、積層ダイス8が積層ライン9上を分業された積層工程の各工程を含む各積層工程P11,P12,P2,P31,P32に順次搬送され、搬送された各積層工程P11〜P32で所定個数の各積層材料2〜4が積層される。これにより、本生産システムは、積層ダイス8を次工程へ搬送する時間の間隔(以下、積層ダイス8のリードタイムと称す)が、総積層時間が最短の積層工程P2に応じて決定され、積層成形品1の生産性が最大限に向上される構造になっている。図2に、本生産システムで生産される積層成形品1(製品)を示す。該積層成形品1は、積層材料2が4ピースと積層材料3が2ピースと積層材料4が4ピースとが積層成形されて一体に形成されている。各積層材料2〜4はプレス成形(打ち抜き)して形成され、図3に示すように、積層材料2,4が略E字状に形成されると共に積層材料3が同時に(プレス成形機の1ストロークで)打ち抜かれる略コの字状の一対の部材で構成されている。そして、各積層材料2〜4は、同一の積層ダイス8に順次積層される過程で、隣接する積層材料2〜4が順次かしめられて一体に積層成形される構造になっている。
【0011】
また、上記積層成形品1は、各積層工程P1〜P3において、一積層材料2〜4が積層ダイス8に積層されてから次の積層材料2〜4が積層されるまでの時間(生産スピード)、即ち後述するプレス成形機12〜16のサイクルタイム(ラムが1ストロークするのに要する時間)が同一に設定されている。これにより、各積層工程P1〜P3のうち積層個数が最少(2ピース)の積層工程P2が、総積層時間が最短の積層工程となる。そして、積層工程P2における総積層時間T2を1とした場合、積層工程P2を除く各積層工程P1,P3における各総積層時間T1,T3は2となる。また、本生産システムは、総積層時間が最短の積層工程P2を除く各積層工程P1,P3が、各積層工程P1,P3の総積層時間をTnとし、総積層時間が最短の積層工程P2の総積層時間をTmとすると、Tn/Tm工程に分業される。
【0012】
従って、本生産システムは、積層工程P1がT1/T2=2でP11,P12の2つの積層工程に分業され、各積層工程P11,P12では積層ライン9のバッファゾーン10上に配置された各積層ダイス8に積層材料2が2ピースずつ積層される。また、本生産システムは、積層工程P3がT3/T2=2でP31,P32の2つの積層工程に分業され、各積層工程P31,P32では積層ライン9のバッファゾーン10上に配置された各積層ダイス8に積層材料2が2ピースずつ積層される構造になっている。図1に示すように、積層工程P11,P12は、コイル材11から積層材料2を打ち抜いて積層ダイス8に所定個数(2ピース)を積層するプレスラインL1,L2により構成されている。また、積層工程P2は、コイル材11から積層材料3を打ち抜いて積層ダイス8に所定個数(2ピース)を積層するプレスラインL3により構成されている。
【0013】
さらに、積層工程P31,P32は、コイル材11から積層材料4を打ち抜いて積層ダイス8に所定個数(2ピース)を積層するプレスラインL4,L5により構成されている。各プレスラインL1〜L5は、ライン終端にプレス成形機12〜16が設置され、各プレス成形機12〜16は積層ライン9上に積層ライン方向に所定間隔で配設されている。そして、各プレス成形機12〜16は、プレス金型が衝合されて打ち抜かれた各積層材料2〜4が、各プレス成形機12〜16の正規位置に位置決めされた積層ダイス8に積層される構造になっている。そして、図3に示すように、各プレス成形機12〜16は、積層ダイス8に積層される積層材料2〜4をバックアップする支持部材17を備えている。これにより本生産システムは、各積層材料2〜4の積層時に積層された積層材料2〜4を支持部材17でバックアップして、積層と同時に隣接された積層材料2〜4が順次かしめられて積層成形される構造になっている。
【0014】
また、本生産システムは、隣接するプレス成形機12〜16間にトランスファマシンが設置されている。該トランスファマシンは、積層ダイス8を各積層工程P11,P12,P2,P31,P32に所定のリードタイムで順次搬送して各プレス成形機12〜16の正規位置に位置決めさせる。そして、本生産システムは、積層工程P11で積層材料2が2ピース、積層工程P12で積層材料2が2ピース、積層工程P2で積層材料3が2ピース、積層工程P31で積層材料4が2ピース、積層工程P32で積層材料4が2ピース積層されてかしめられる積層処理が行われる。本生産システムは、積層ダイス8がこれら積層工程P11,P12,P2,P31,P32を順次経ることで積層成形品1が積層成形される構造になっている。そして、本生産システムでは、積層ダイス8を次工程へ搬送するリードタイムが、サイクルタイムが等しいプレス成形機12〜16が2ストークするのに要する時間、即ち各積層材料2〜4を積層する積層工程P1〜P3のうち積層ダイス8への総積層時間が最短の積層工程P2における総積層時間T2に応じて設定されている。
【0015】
なお、本生産システムでは、積層ダイス8が、各プレス成形機12〜16で各積層材料2〜4を打ち抜く際のダイス型に兼用されている。また、最初の積層工程P11に搬送される積層ダイス8は、所定の待機位置に所要のダイス供給装置により順次供給される積層ダイス8がトランスファマシンにより順次搬送されてプレス成形機12の正規位置に位置決めされる構造になっている。そして、最後の積層工程P32が完了後、積層ダイス8は、トランスファマシンにより所定の搬出位置に搬出される。
【0016】
次に、本実施の形態の作用を説明する。まず、図4に示すように、待機位置に位置する積層ダイス8がトランスファマシンにより積層工程P11に搬送されて積層ライン9上に配置されたプレスラインL1のプレス成形機12の正規位置に位置決めされる。そして、積層工程P11ではプレス成形機12が2ストロークされて当該プレス成形機12の正規位置に位置決めされた積層ダイス8に積層材料2が2ピース積層される。この時、積層される積層材料2を支持部材17によりバックアップすることで、2ピースの積層材料2がかしめられて一体に積層成形される。なお、上記待機位置には、所定のタイミングで新規の積層ダイス8が供給される。次に、図5に示すように、トランスファマシンにより積層ダイス8が所定のリードタイムで積層工程P11からP12に搬送され、プレス成形機12の正規位置に位置決めされた積層ダイス8が積層ライン9上に配置されたプレスラインL2のプレス成形機13の正規位置に位置決めされる。これと同時に、積層工程P11にはトランスファマシンにより待機位置に位置する積層ダイス8が搬送されてプレス成形機12の正規位置に位置決めされる。
【0017】
そして、図5に示すように、積層工程P12ではプレス成形機13が2ストロークされて当該プレス成形機13の正規位置に位置決めされた積層ダイス8に積層材料2が2ピース積層される。これにより、積層工程P12の完了後、プレス成形機13の正規位置に位置決めされた積層ダイス8には総計で4ピースの積層材料2が積層される。また、積層工程P12に並行して、上述した積層工程P11による所定の積層処理が行われる。次に、図6に示すように、トランスファマシンにより積層ダイス8が所定のリードタイムで積層工程P12から積層工程P2に搬送され、プレス成形機13の正規位置に位置決めされた積層ダイス8が積層ライン9上に配置されたプレスラインL3のプレス成形機14の正規位置に位置決めされる。これと同時に、トランスファマシンにより積層ダイス8が積層工程P11からP12に搬送され、プレス成形機12の正規位置に位置決めされた積層ダイス8がプレス成形機13の正規位置に位置決めされる。さらに、トランスファマシンにより積層ダイス8が待機位置から積層工程P11に搬送されてプレス成形機12の正規位置に位置決めされる。
【0018】
そして、積層工程P2ではプレス成形機14が2ストロークされて当該プレス成形機14の正規位置に位置決めされた積層ダイス8に2ピースの積層材料3が積層される。これにより、積層工程P2の完了後、プレス成形機14の正規位置に位置決めされた積層ダイス8には総計で4ピースの積層材料2と2ピースの積層材料3とが積層される。また、積層工程P2に並行して、上述した積層工程P11及び積層工程P12による所定の積層処理が行われる。次に、図7に示すように、トランスファマシンにより積層ダイス8が積層工程P2から積層工程P31に所定のリードタイムで搬送され、プレス成形機14の正規位置に位置決めされた積層ダイス8が積層ライン9上に配置されたプレスラインL4のプレス成形機15の正規位置に位置決めされる。これと同時に、トランスファマシンにより積層ダイス8が積層工程P12から積層工程P2に搬送され、プレス成形機13の正規位置に位置決めされた積層ダイス8がプレス成形機14の正規位置に位置決めされる。
【0019】
さらに、積層ダイス8が積層工程P11からP12に搬送されてプレス成形機12の正規位置に位置決めされた積層ダイス8がプレス成形機13の正規位置に位置決めされると共に、積層ダイス8が待機位置から積層工程P11に搬送されてプレス成形機12の正規位置に位置決めされる。そして、積層工程P31ではプレス成形機15が2ストロークされて当該プレス成形機15の正規位置に位置決めされた積層ダイス8に2ピースの積層材料4が積層される。これにより、積層工程P31の完了後、プレス成形機15の正規位置に位置決めされた積層ダイス8には、総計で4ピースの積層材料2と2ピースの積層材料3と2ピースの積層材料4とが積層される。また、積層工程P31に並行して、上述した積層工程P11,P12,P2による所定の積層処理が行われる。次に、図8に示すように、トランスファマシンにより積層ダイス8が積層工程P31から積層工程P32に所定のリードタイムで搬送され、プレス成形機15の正規位置に位置決めされた積層ダイス8が積層ライン9上に配置されたプレスラインL5のプレス成形機16の正規位置に位置決めされる。
【0020】
これと同時に、トランスファマシンにより積層ダイス8が積層工程P2から積層工程P31に搬送され、プレス成形機14の正規位置に位置決めされた積層ダイス8がプレス成形機15の正規位置に位置決めされると共に、積層ダイス8が積層工程P12から積層工程P2に搬送され、プレス成形機13の正規位置に位置決めされた積層ダイス8がプレス成形機14の正規位置に位置決めされる。さらに、積層ダイス8が積層工程P11からP12に搬送されてプレス成形機12の正規位置に位置決めされた積層ダイス8がプレス成形機13の正規位置に位置決めされると共に、積層ダイス8が待機位置から積層工程P11に搬送されてプレス成形機12の正規位置に位置決めされる。そして、積層工程P32ではプレス成形機16が2ストロークされて当該プレス成形機16の正規位置に位置決めされた積層ダイス8に2ピースの積層材料4が積層される。これにより、積層工程P32の完了後、プレス成形機16の正規位置に位置決めされた積層ダイス8には、総計で4ピースの積層材料2と2ピースの積層材料3と4ピースの積層材料4とが積層される。また、積層工程P32に並行して、上述した積層工程P11,P12,P2,P31による所定の積層処理が行われる。
【0021】
次に、積層工程32の完了後、トランスファマシンにより積層ダイス8が積層工程32から所定のリードタイムで搬出され、プレス成形機16の正規位置に位置決めされた積層ダイス8が搬出位置に移送される。これと同時に、各積層ダイス8が、トランスファマシンにより次工程に搬送されて各プレス成形機12〜16の正規位置に位置決めされる。そして、上述した積層工程P11,P12,P2,P31,P32による所定の積層処理が行われる。なお、P11と同様に積層工程P12,P2,P31,P32においても、積層時に積層ダイス8に積層される積層材料2〜4が支持部材によりバックアップされて順次かしめられて一体化されている。このように、本生産システムは、トランスファマシンにより、サイクルタイムが等しく設定された各プレス成形機12〜16の2ストロークに要する時間、即ち各積層材料2〜4を積層する積層工程P1〜P3のうち積層ダイス8への総積層時間が最短の積層工程P2の総積層時間T2に応じて設定されたリードタイムで、積層ダイス8が次工程へ順次搬送されて、上記積層ダイス8のリードタイムと同一のタクトタイムで積層成形品1を得ることができる。
【0022】
この実施の形態では以下の効果を奏する。
積層ライン9上に、各積層材料2〜4を積層する各積層工程P1〜P3における各総積層時間T1〜T3に応じて所定個数の積層ダイス8が積層ライン方向へ所定間隔で配置可能なバッファゾーン10を設けておいて、各積層工程P1〜P3のうち、積層ダイス8への総積層時間が最短である積層工程P2を除く各積層工程P1及びP3をそれぞれT1/T2工程及びT3/T2工程に分業し、積層工程P1が分業された積層工程P11,P12及び積層工程P3が分業された積層工程P31,P32による積層材料2及び4の積層を、バッファゾーン10に配置された積層ダイス8に行うように構成した。従って、このような生産システムでは、積層ダイス8のリードタイムを当該積層ダイス8への総積層時間が最短である積層工程P2に応じて設定することができ、積層成形品1の生産性を最大限に向上させることが可能となる。
【0023】
なお、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように構成してもよい。
本実施の形態では、積層工程P1を積層工程P11及び積層工程P12に分業し、各積層工程P11及びP12にプレス成形機12及び13を設置したが、1機のプレス成形機で積層ライン方向へ所定間隔で配置されたバッファゾーン10の複数個の積層ダイス8に同時に積層材料2が積層できるようにして、トランスファマシンによりプレス成形機内の積層ダイス8の搬送が行えるように構成してもよい。この場合、積層ライン9上に設置されるプレス成形機の数が減少して設備コストを削減することができる。
本実施の形態では、トランスファマシンにより積層ダイス8を次工程へ搬送させたが、各工程間に設置されたロボットにより積層ダイス8を次工程へ搬送してもよい。
本実施の形態では、各積層材料2〜4はプレスラインL1〜L5により生産されるが、例えば、積層材料3が切削加工により生産される部品である場合、プレスラインL3を切削加工ラインに置き換えて生産システムを構成してもよい。
【0024】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、異形状又は異材質の積層材料が積層成形されてインラインで積層成形品が形成される生産システムにおいて、生産性を最大限に向上させることが可能な積層成形品の生産システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施の形態の生産システムの概略を示す説明図である。
【図2】 本実施の形態の生産システムにより生産される積層成形品の斜視図である。
【図3】 本実施の形態の生産システムの説明図で、各積層工程における積層ダイスに積層された積層材料の積層状態を示す図である。
【図4】 本実施の形態の生産システムの説明図で、積層ラインに最初に搬入された積層ダイスがバッファゾーン上の所定位置に位置決めされた状態を示す。なお、断面で示すのは、積層工程完了後、積層ダイスに積層された積層材料の積層状態を示す図である。
【図5】 本実施の形態の生産システムの説明図で、図4に示す状態からトランスファマシンにより各積層ダイスが次工程へ搬送された状態を示す図である。
【図6】 本実施の形態の生産システムの説明図で、図5に示す状態からトランスファマシンにより各積層ダイスが次工程へ搬送された状態を示す図である。
【図7】 本実施の形態の生産システムの説明図で、図6に示す状態からトランスファマシンにより各積層ダイスが次工程へ搬送された状態を示す図である。
【図8】 本実施の形態の生産システムの説明図で、図7に示す状態からトランスファマシンにより各積層ダイスが次工程へ搬送された状態を示す図である。
【図9】 従来の生産システムの説明図である。
【符号の説明】
1 積層成形品、2〜4 積層材料、8 積層ダイス、9 積層ライン、10 バッファゾーン
Claims (2)
- 異形状又は異材質の各積層材料が積層ライン上を移動する積層ダイスに順次積層されてインラインで積層成形品が形成される生産システムであって、
前記積層ライン上に、各積層材料を積層する各積層工程の前記積層ダイスへの総積層時間に応じた個数の前記積層ダイスが前記積層ライン方向へ所定間隔で配置されるバッファゾーンが設けられ、各積層材料を積層する各積層工程のうち前記積層ダイスへの総積層時間が最短である積層工程を除く各積層工程が、前記積層ダイスへの総積層時間が最短である積層工程の総積層時間に応じて複数の工程に分業され、前記分業された各工程で形成される各積層材料が、前記バッファゾーンに配置される各積層ダイスに積層されることを特徴とする積層成形品の生産システム。 - 前記積層ダイスへの総積層時間が最短である積層工程を除く各積層工程の各総積層時間をTnとし、前記積層ダイスへの総積層時間が最短である積層工程の総積層時間をTmとすると、各積層材料を積層する各積層工程のうち前記積層ダイスへの総積層時間が最短である積層工程を除く各積層工程が、少なくとも、Tn/Tm(小数点以下繰り上げ)の工程に分業されることを特徴とする請求項1に記載の積層成形品の生産システム。
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