JP6078566B2 - ノックアウトシステム、搬送システム - Google Patents
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Description
さらに、特許文献2には、ウイットウォース機構を用いたことを特徴とするノックアウト装置が開示されている。そのノックアウト装置は、サーボモータの出力をウイットウォース機構により変換し、ノックアウトするときに大きなトルクを発生させている。
また、従来から、トランスファープレスやタンデムプレスなどの金型間でワークを搬送する搬送装置がある。図13に示すように、その搬送装置の動作は、例えば、ワークを左右のフィードバーで挟持(クランプ)し、持ち上げ(リフト)、前進(アドバンス)させ、下降(ダウン)させ、挟持解除(アンクランプ)して、次のプレス位置へ配置し、フィードバーを再び元の位置に後退(リターン)する、という一連の動作を繰り返すものである。
さらに、出力軸とノックアウトピンの間にロッドやレバーなどの伝達手段を必要とし、その伝達経路が長くなる傾向にある。このため、長く延びた伝達部材の応力による弾性による伸びを一因として、ノックアウト時にノックアウト製品が跳ね上がるなどの不具合の生じる可能性があり、搬送が不安定になる懸念がある。
間的余裕ができるなど、搬送の安定性が向上し、プレス装置の高速運転につながる。
・「目標角度情報」とは、目標とするカムの角度または位相、さらにはそれに相当する量を含む概念であり、実施形態ではカムの目標角度が対応する。
・「モーション」とは、カムとそのカムを回転させるサーボモータにより得られるノックアウトピンの時間的な変位を含む概念である。
・「カムの形状に基づくノックアウトのモーション」とは、カムの回転角度をプレスクランク軸の回転角度と一致させたときの、ノックアウトピンのモーションである。
・「ノックアウトの目標モーション」とは、ノックアウトピンのリフト量がプレス装置のクランク角度に対応して設定された目標のリフト量とするモーションである。
・「取得手段」とは、実施形態ではS2a、S2bが対応する。
・「制御手段」とは、実施形態ではS4が対応する。
・「演算手段」とは実施形態ではS5が対応する。
まず、図2を用いて本発明に用いられるプレス装置1の概略を説明する。そのプレス装置1に本発明のノックアウトシステム20(図1参照)および搬送装置14が用いられている。図では、スライドが上死点にある状態を示している。図に示すプレス装置1は、いわゆる一体型のストレートサイドフレーム2を備えている。そのフレーム2としては、例えばベッド3と、そのベッド3の左右から立ち上がる側壁4と、それらの側壁4の上端に
設けられる上部5とを一体に形成したリングフレームが挙げられる。そのベッド3の上面には、ボルスタ6が設けられている。なおフレームとしては、C型フレームなどを用いてもよい。
なお、前記プレス駆動用のモータにサーボモータを採用し、その回転力をフライホイール7a、クラッチ7bを介さずにクランク軸8に伝達するようにしてもよい。
図1を用いて、本発明の一実施形態であるノックアウトシステムの概略を説明する。
このノックアウトシステム20は、プレス装置1に設けた下型13からワークWを取出すシステムである。このノックアウトシステム20は、サーボモータ21と、そのサーボモータの駆動により回転するカム22と、そのカムの回転により往復直線運動するノックアウトピン23と、前記カムの現在の角度を含む現在角度情報(カムの現在角度)24を検知する現在角度検出部25と、前記カムの目標の角度を含む目標角度情報(カムの目標角度)26を取得する取得手段27と、前記現在角度および目標角度に基づいてサーボモータを制御する制御手段28とを備えている。
前記取得手段27および制御手段28は制御部29を構成する。
なお、前記ノックアウトピン23により上型12からワークを取出してもよい。
さらに本実施形態では、スライド10を昇降させるクランク軸8の回転周期(スライドの昇降の周期)とノックアウトピン23を昇降させるカム22の回転周期は同じにされている。そして、ノックアウトピン23のリフト量はカム22の回転角度(位相)に基づいている。
さらに、前記角度が検出されるべき部材は、クランク軸8の他に、プレス駆動用のモータの出力軸などクランク軸8の回転角度を示すものであればよい。
なお、本実施形態ではクランク軸を用いているが、スライドを駆動する機構であればよく、例えばエキセン軸、またはエキセンシーブ構造などの偏心機構、さらにはリンク機構を動作させる偏心機構を有するものであればよい。
図3に示すように、この実施形態のプレス装置1では、例えばコンピュータを用いている。
そのコンピュータはCPU40を備えたものである。そのCPU40には、不揮発性メモリ41、揮発性メモリ42、光を用いた記憶デバイス(例えば、DVD)、あるいは磁
気を用いた記憶デバイスなどのデバイス43を読み込むドライブ44および外部とネットワークを介して通信するための通信回路45がバスライン46を介して接続されている。さらに、前記不揮発性メモリ41には、データテーブル47または本発明のノックアウトシステムを処理するためのプログラム48、49、さらにはOS50(オペレーティングシステム)が記録されている。
そのプログラム48、49は、前記OS50の機能を利用して、または単独で動作するものである。例えば、前記プログラム48、49およびOS50は、DVD43に記憶されており、ドライブ44あるいは通信回路45を介して、不揮発性メモリ41にインストールされる。
上記実施形態では、図1に示す機能をCPU40とプログラム48またはプログラム49を用いて実現するようにしているが、その一部または全部(例えば制御部29)をマイコンなどの論理回路によって実現するようにしてもよい。
次に、図4を用いて、ノックアウトシステム20で用いられるプログラム48を含む処理の流れの一例を示すフローチャートを説明する。
(S2a)次いで、取得手段27において、不揮発性メモリ41または揮発性メモリ42(図3参照)に記憶されたデータテーブル47を参照し、前記クランク軸角度31に対応するカムの目標角度26を取得する。
図5にデータテーブル47のデータ構造の例を示す。そのデータテーブル47は、プレス装置のクランク軸8のクランク軸角度31に対応するカム22の目標角度26が記載されている。これらの目標角度26により目標とするノックアウトピンのモーション曲線が得られる。
なお、ノックアウトピンのモーション曲線とは、プレス装置のクランク角度を横軸に、ノックアウトリフト量を縦軸とするグラフで、プレス装置のクランク角度に対応したノックアウトピンのリフト量を表した線図のことである。
このようなデータテーブルは、製品毎に最適なタイミングでワークWをノックアウトできるようにカム22を作動させるべく、通常は複数用意されている。
(S3)そして、現在角度検出部25は前記クランク軸角度31とほぼ同じタイミングで、カム22の現在角度24を検出する。
(S4)検出された現在角度24および取得手段27から得られた前記目標角度26は、制御手段28に取得され、それらの情報に基づいてサーボモータ21をフィードバック制御する。
これで一サイクル分のフローが終了する。
まず、図の横軸はプレス装置のクランク軸の回転角度(deg)、縦軸はストローク(mm)を示している。符号32はスライド曲線であり、プレス装置のクランク軸の回転角度(deg)に対するスライドのストローク(mm)を示している。符号33はノックアウトピンの目標のモーション曲線であり、プレス装置のクランク軸の回転角度(deg)に対するノックアウトピンのリフト量(mm)を示している。このモーション曲線33は、カム22の形状に基づくノックアウトピンのモーション曲線33a(図中の二点鎖線参
照)を特定の製品のために適切なタイミングに変更した目標のモーション曲線である。その二点鎖線で示すカム22の形状に基づくノックアウトピンのモーション曲線とは、カム22の回転角度をプレスクランク軸の回転角度に一致させたときのモーション曲線に相当する。
すなわち、ノックアウトのモーションを設定された目標のモーションに変更するために、カム22の回転角度(位相)がクランク軸8の角度(位相)に対応して設定された角度(位相)になるようにサーボモータ21の駆動を制御する。
本実施形態では、前記調整区間において、カム22の回転角度がプレスクランク角度に対し遅れている。
図4に戻って、ノックアウトシステム20で用いられる他のプログラム49を含む処理の流れの他の例を示すフローチャートを説明する(二点鎖線参照)。このフローチャートの処理は、前述の処理とほぼ同じであるので、同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。
(S5)このフローチャートは、前述のフローチャートのデータベース47の読み込みによるカムの目標角度を取得(S2a)に代えて、クランク軸角度31に対応する目標角度26を演算する演算処理(S5)およびその処理によるカムの目標角度を取得(S2b)を設けたことを特徴とする。
その演算処理(S5)では、得られたクランク軸角度31から必要なピンのリフト量に換算されるカムの目標角度26を算出する。
例えば、データテーブル47および自動計算による目標角度26は、カム形状を基準とする。そのカム形状は金型毎に最適形状が異なる。最適なカム形状(例えば「ノックアウトの目標モーション」)に基づいて、プレスクランク角度に対して、どのようにノックアウトピン23を昇降させるかが決まる(例えば図7の符号39参照)。この最適なカム形状は、例えば以下に後述する諸条件(図10の説明参照)などに基づいて算出される。すなわち、得られた最適なカム形状に基づいてサーボモータ21の調整可能な範囲(例えば
、サーボモータの能力などに基づく)が決まるから、その調整可能な範囲から、クランク軸角度31に対して、どのようにサーボモータ21を動かすかを算出する。
このように、データテーブル47を用いる方式では、例えば、前もって最適なカム形状(例えば「ノックアウトの目標モーション」)やサーボモータ等の動きを計算しておいたものをリスト化して、読み込む方式である。一方、自動計算方式は、例えば、データテーブル47に記憶している計算した値をリアルタイムに計算して行う方式である。
まず、図の横軸はプレス装置のクランク軸の回転角度(deg)、縦軸はストローク(mm)およびサーボモータの回転角度(deg)を示している。符号36で示す曲線は、カム22を駆動するサーボモータの回転角度を示している。その下方にはスライド曲線37が示されている。さらに、その下方の符号38で示す曲線は、サーボモータの回転数を示している。そして、その下方にはモーション曲線39を示している。このモーション曲線39は、特定の製品に適切なタイミングのノックアウトピンのモーションを表す目標の曲線である。
この線図によると、このモーション曲線39では、その動作角度は81°で、ノックアウトピンの上限の停留は30°(250〜280°)である。
次に図8および図9を用いて、ノックアウトシステム20を用いるプレス装置の実施例を説明する。図に示すノックアウトシステム20は、プレス装置1の下方の要部を示す部分断面図である。
この実施例では、前記サーボモータ21はプレス装置1のフレームに設けられており、その出力軸は減速機21aに接続され、回転駆動力をカム22に伝達している。そのカム22は、スライドのストローク方向に直交する軸に回転自在にプレス装置1のフレームに枢支されている。
そして、前記プレス装置1の下方のフレームに昇降自在で、1つ以上のノックアウトピン23が設けられたノックアウトバー17を備えている。そのノックアウトバー17のノックアウトピンと反対側には、前記カム22のカム面を転動するローラ18が設けられている。そして、そのローラ18を前記カム面に当接させるべく、ノックアウトバー17の両端をカム22側に付勢する左右の付勢機構19、19をさらに備えている。
そのノックアウトバー17は、中央付近の下面側がえぐられたような湾曲状の空間を有
しており、その空間に前記ローラ18が配置され、そのローラ18を中心として左右に前記延長部17a、17aが設けられている。さらに、前記延長部17aの後述する付勢機構19との連結位置はローラ18の回動の中心とほぼ同じ高さ位置にされている。また、ノックアウトバー17は、ローラ18を中心として左右の前記付勢機構19、19からの付勢力が左右方向にバランスして作用しており、さらにプレス装置1のフレームに昇降自在にガイドされている。このため、ノックアウトバー17はスムーズに昇降する。
なお、図8では、ノックアウトピン23は、下死点にあり、ボルスタ6の内部に収容され、その先端面がボルスタ6の上面よりわずかに下方にある。
また、前記ノックアウトバー17を分割して、各ノックアウトバー17を別個のサーボモータで昇降させるようにしてもよい。
次に図10を用いて本発明の搬送システム51(図12a参照)を示す。
まず、図10aの横軸はクランク軸の角度(deg)、縦軸はスライド10、フィードバー15、15およびノックアウトピン23のそれぞれのストローク(mm)を示している。図の角度0°において、上方の符号52で示す曲線は、スライド曲線であり、スライドのストロークを示している。その下の符号53は、フィードバー15のアドバンス・リターン(前進・後退)のストロークを示す曲線であり、その付近の符号54はクランプ・アンクランプ(保持・解放)のストロークを示す曲線であり、その下の符号55はリフト・ダウン(上昇・下降)のストロークを示す曲線である。その近辺の符号56は、目標のモーション曲線であり、ノックアウトピン23のノックアウト(リフト)・ダウンのストロークを示している。
<条件>
1.プレス装置は30SPMで、ノックアウトピンの動作速度は100SPMである。
2.プレスストロークは200mmで、ノックアウトピンのストロークは29mmである
3.カムの形状に基づく下降開始基準角度は280°で、上昇完了基準角度は250°で
ある。ここで下降開始基準角度、上昇完了基準角度とは、カム22の回転角度をクランク軸角度と同じにしたときの、ノックアウトピンのモーション曲線におけるカムの下降開始、上昇完了のタイミングをそれぞれプレスクランク角度で表したものである。
4.ノックアウトピンの目標とするモーション曲線におけるカムの下降開始、上昇完了の
タイミングは、それぞれプレスクランク角度で260°、65°である。即ち、下降開始角度を65°に、上昇完了角度を260°に設定する。
5.フィードバーのアドバンス量は60mmで、クランプ量は50mmで、リフト量は2
0mmである。
フィードバーが下降を完了する直前のクランク角度55°において、フィードバー15はアンクランプを開始する。フィードバーのアンクランプに伴い、前記ワークWはノックアウトピン23の上面に載置される(図12aのA2参照)。
次いで、クランク軸の角度65°において、ノックアウトピン23は下降を開始する。
そして、ノックアウトピン23の上面が下型13の上面より下降すると、ワークWは下型内に載置される(図12aのA3参照)。
次に図11を用いて本発明の搬送システムの他の実施形態を説明する。この搬送システム57(図12b参照)について示す図11のタイミング線図の符号や条件の内容については、前記搬送システム51で説明したのとほぼ同じであるので、同じ部分には同じ符号を付してその説明を省略する。また、この搬送システム57に適用される条件のうち、前記搬送システム51と相違する条件を以下に示す。
・ノックアウトピンの動作速度は80SPMである。
・カムの上昇完了角度は290°で、下降開始角度は320°である。
本実施形態では、フィードバー15、15のクランプ動作中(図13の符号a参照)にノックアウトピン23をリフト動作する。そして、そのクランプ動作の初期において、仮保持機構15aをワークWに接触させて、ワークWを仮保持できる状態にしている。このため、クランプ動作が進むと、前記ワークWを挟持する力は次第に大きくなり、最終的な本保持に至る。
前記仮保持とは、少なくともノックアウトピン23によりワークWが飛び出そうとするのを防止し、かつ、ワークWのノックアウト方向への移動を許すような保持の状態を含む概念である。
前記本保持とは、ワークWを保持して次の金型などに搬送するフィードバー15、15のクランプした状態を含む概念である。このクランプ状態は、ワークWをリフトした際にワークWが落下しないで搬送できる程度のワークWを挟持する力が発揮されている状態であり、前記仮保持と同じ力あるいはほぼ同じ力であってもよい。
図5に示すデータテーブル47において、目標角度26の代わりにノックアウトピン23のリフト量を記載し、そのリフト量およびクランク軸角度31から目標角度26を算出するプログラムに基づいて目標角度26を取得手段27に取得させるようにしてもよい。
図8に示すノックアウトシステム20において、ノックアウトバー17を用いないで、ローラ18とノックアウトピン23とが直接摺接するようにしてもよい。さらに、ノックアウトバー17およびロータ18を用いないで、カム22とノックアウトピン23とが直接摺接するようにしてもよい。また、ローラ18を設けずに、カム22とノックアウトバー17とが直接摺接するようにしてもよい。その場合、例えばノックアウトバー17にカム22と摺接する滑らかな面を設けるのがよい。
前記仮保持において、挟持力を発揮させず、あるいは、ほとんど発揮させないで、仮保持機構15aをワークWをノックアウトの方向へガイドする機構として用いてもよい。
また、前記仮保持部材15aの全体を弾性のあるゴムなどの部材で形成してもよい。そのような仮保持機構15aは、クランプ作動途中のフィードバー15、15がワークWを所定の力で挟持すると、ワークWの外径に沿って弾性変形し、その変形に基づく弾性による復元力によりワークWを保持する。
さらに、前記仮保持機構15aとして、付勢部材や弾性部材で利用される反発力の他に、例えば空気による吸引力、電磁石による磁力を利用し、ワークWの飛び出しを防止するようにしてもよい。それらの吸引力、磁力は入り・切りできるようにして、仮保持において一時的なものにするのが好ましい。例えば、前記吸引力および電磁力を用いることにより、ワークWにクランプ動作に基づく挟持力を加えずに、あるいは、ほとんど加えずに、前記吸引力および電磁石でワークWの飛び出しを防止するようにしてもよい。
なお、前記ワークWのノックアウト方向の移動を確実にすべく、前記ノックアウトピン23のリフト中は仮保持による挟持力が一定の力となるように、ノックアウトピン23のリフト中のフィードバー15、15のクランプ動作を待機させておいてもよい。
2 ストレートサイドフレーム
3 ベッド
4 側壁
5 上部
6 ボルスタ
7 モータ
7a フライホイール
7b クラッチ
7c ベルト
8 クランク軸
9 コンロッド
10 スライド
11 スライドギブ
12 上型
13 下型
14 搬送装置
15 フィードバー
15a 仮保持機構
15b 爪部
15c 付勢部材
16 制御部
17 ノックアウトバー
18 ローラ
19 付勢機構
20 ノックアウトシステム
21 サーボモータ
21a 減速機
22 カム
23 ノックアウトピン
24 現在角度
25 現在角度検出部
26 目標角度
27 取得手段
28 制御手段
29 演算手段
30 クランク軸角度検出部
31 クランク軸角度
32 スライド曲線
33 目標のモーション曲線
33a カム形状に基づくモーション曲線
34 下降開始角度
35 上昇完了角度
36 サーボモータの回転角度を示す曲線
37 スライド曲線
38 サーボモータの回転数を示す曲線
39 モーション曲線
40 CPU
41 不揮発性メモリ
42 揮発性メモリ
43 デバイス
44 ドライブ
45 通信回路
46 バスライン
47 データテーブル
48 プログラム
49 プログラム
50 OS
51 搬送システム
52 スライド曲線
53 フィードバーアドバンス・リターンのストローク
54 フィードバークランプ・アンクランプ(保持・解除)のストローク
55 フィードバーリフト・ダウン(上昇・下降)のストローク
56 ノックアウトピンのノックアウト・ダウンの目標ストローク
57 搬送システム
Claims (10)
- プレス装置に設けた型からワークを取出すノックアウトシステムであって、
前記プレス装置に設けられたスライドを駆動する機構と同周期で駆動するサーボモータと、
そのサーボモータの駆動により回転するカムと、
そのカムの回転により往復直線運動するノックアウトピンと、
前記プレス装置のフレームに昇降自在にガイドされ、前記ノックアウトピンが立設されたノックアウトバーと、
前記カムの現在の角度を含む現在角度情報を検知する現在角度検出部と、
前記カムの目標の角度を含む目標角度情報を取得する取得手段と、
前記現在角度情報および目標角度情報に基づいてサーボモータを制御する制御手段とを備えており、
その制御手段によって、前記カムの形状に基づくノックアウトピンのモーションが前記目標角度情報から形成される目標のモーションに変更され、
前記ノックアウトバーの前記ノックアウトピンが立設された側とは反対側に、前記カムが設けられていることを特徴とするノックアウトシステム。 - 前記ノックアウトバーに取り付けられ、前記カムのカム面を転動するローラと、
そのローラを前記カムに当接させるべく、前記ノックアウトバーを前記カム側に付勢する付勢機構とをさらに備え、
前記カム及び前記ローラは、前記ノックアウトバーの中央に設けられていることを特徴とする請求項1記載のノックアウトシステム。 - 前記取得手段が、予め登録されたデータテーブルを参照して、前記プレス装置の駆動機構の周期的な動作に対応した目標角度情報を取得する、請求項1または2記載のノックアウトシステム。
- 前記プレス装置の駆動機構の周期的な動作に基づいて目標角度情報を演算する演算手段をさらに備えており、
前記取得手段が演算手段から目標角度情報を取得する、請求項1または2記載のノックアウトシステム。 - 請求項1〜4のいずれかに記載のノックアウトシステムと、
前記ワークを搬送する搬送装置とを備えており、
前記ノックアウトピンが上昇し、
そのノックアウトピンの上面に接するあるいは近接する位置に前記搬送装置によりワークを配置し、
そのワークをノックアウトピンと共に下降して、前記ワークを型に載置する、搬送システム。 - プレス装置のスライドを駆動する機構と同周期で駆動するサーボモータと、
そのサーボモータの駆動により回転するカムと、
そのカムの回転により往復直線運動すると共に、プレス装置の型に貫入されるノックアウトピンと、
ワークを搬送する搬送装置とを備えており、
その搬送装置により、型内に載置されたワークをノックアウト方向にそのワークが移動できる程度に仮保持し、
その仮保持位置をずらすようにして、ノックアウトピンでワークをノックアウトする、搬送システム。 - 前記ノックアウト後に、保持力を加え本保持とする、請求項6記載の搬送システム。
- プレス装置の型に貫入されるノックアウトピンと、
ワークを搬送する搬送装置とを備えており、
前記搬送装置により、型内に載置されたワークをノックアウト方向にそのワークが移動できる程度に仮保持し、
その仮保持位置をずらすようにして、ノックアウトピンでワークをノックアウトする、搬送システム。 - 前記ノックアウト後に、保持力を加えて本保持を行う、請求項8記載の搬送システム。
- 前記ワークを型に載置する前に、
前記ノックアウトピンを上昇し、
そのノックアウトピンの上面に接するあるいは近接する位置に前記搬送装置によりワークを配置し、
そのワークをノックアウトピンと共に下降して、前記ワークを型に載置する、請求項8記載の搬送システム。
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