【文献】
小坂田宏造、石川孝司、小野宗憲、森下弘一、安藤弘行,精密鍛造,日本,日刊工業新聞社,2010年10月27日,初版,p169−p171
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0019】
本実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。
【0020】
<プレス機械>
図1は、本実施形態に基づくプレス機械10を説明する図である。
【0021】
図1には、プレス機械10としてトランスファー型のプレス機械の正面視が示されている。なお、当該プレス機械は一例であり、特にトランスファー型に限定するものではない。
【0022】
フロアーFLの下に、平面視が矩形状のベッド12が埋設されている。このベッド12の平面視四隅には柱状のアプライト14が立設されている。これら4本のアプライトの上にはクラウン16が支持されている。クラウン16にはスライド20が垂設され、クラウン16内の適宜な駆動機構によりスライド20を上下に駆動することができる。これらによってトランスファー型のプレス本体が形成されている。
【0023】
ベッド12の上には、ムービングボルスタ18が配設されている。ムービングボルスタ18は、レール等の適宜なガイド手段に沿って円滑にプレス本体からその外部に搬出、あるいは外部から搬入できるように構成されている。このムービングボルスタ18の上面には、ワークWを加工するための金型22の内の下金型22Bが着脱可能に装着されている。
【0024】
スライド20の下面には、金型22の内の上金型22Aが着脱可能に装着させている。こうして、これらの金型22に対応する所定のワークWを下金型22Bに位置させ、上金型22Aをスライド20と共に降下させてプレス加工する。
【0025】
上記のプレス機械10には、プレス加工する対象のワークWを新しく供給したり、順次、次の加工ステーションに供給したりするワーク搬送装置24が設けられている。
【0026】
ワーク搬送装置24は、ワークWの搬送方向に沿って平行に延伸した長尺なトランスファバー30を備えている。
【0027】
図1において、ワークWは左から右の方向に搬送され、この搬送方向に直交する
図1の紙面に垂直な方向において、トランスファバー30には、ワークWの種類に対応したワーク保持具35が着脱可能に装着されている。
【0028】
トランスファバー30を構成要素に含むワーク搬送装置24は、バー駆動機構として、例えば、リニアモータを使用したフィード駆動機構31を有し、これによってトランスファバー30をフィード方向Fに駆動し、さらに、リフト・クランプ駆動機構37を有し、これによってトランスファバー30をリフト方向Lとクランプ方向との各方向に駆動する。
【0029】
ワーク保持具35は、各工程毎に設けられている。トランスファバー30を、フィード方向、クランプ方向、つまりワークフィード方向に対し水平直交方向およびリフト方向に、予め設定されたモーションに従って移動するようにワーク搬送装置24を駆動制御することにより、ワークWが次工程に順番に搬送され、プレス成形されたワークWがフィーダー120により搬送される。
【0030】
本例においては、一例としてワークWを加工するステーション数が3である場合が示されている。当該ステーション数は、ワークWの加工に応じて適宜変更することが可能である。
【0031】
プレス機械10には、スライド20の右側に対応して右荷重センサ60と、スライド20の左側に対応して左荷重センサ62とが設けられる。
【0032】
コントロールパネル6は、プレス機械10を制御するために必要な各種データを入力するものであり、データを入力するためのスイッチやテンキー、および設定画面やプレス機械10から出力されるデータを表示する表示器を有している。
【0033】
表示器としては、透明タッチスイッチパネルを液晶表示器やプラズマ表示器等のグラフィック表示器を前面に装着した、プログラマブル表示器が採用されている。
【0034】
なお、このコントロールパネル6は、予め設定されたデータを記憶したICカード等の外部記憶媒体からのデータ入力装置、または無線や通信回線を介してデータを送受信する通信装置を備えていてもよい。
【0035】
<プレス機械10の制御装置の構成>
次に、プレス機械10の制御装置40について説明する。
【0036】
図2は、本実施形態に基づく制御装置40の機能構成を示すブロック図である。
図2において、実施形態に基づく制御装置40は、プレス機械10全体を制御する装置であって、詳細図示による説明は省略するが、CPUや高速数値演算プロセッサ等を主体に構成され、決められた手順に従って入力データの算術・論理演算を行うコンピュータ装置と、指令電流を入出力する入出力インタフェースとを備えて構成されている。
【0037】
本実施形態に基づく制御装置40は、検出部42と、判断部44と、異常報知部45と、算出部46とを含む。
【0038】
制御装置40は、ROM、RAM等の適宜な記憶媒体で構成されたメモリ50と接続されている。メモリ50は、制御装置40が各種の機能を実現するためのプログラムが格納されている。なお、メモリ50は、各種演算処理を実行するためのワーク領域としても用いられる。
【0039】
制御装置40には、コントロールパネル6の他、荷重センサ(右荷重センサ60、左荷重センサ62)とも接続される。荷重センサにより制御装置40は、スライド20によりプレス荷重の状態を判断することが可能である。
【0040】
検出部42は、右荷重センサ60および左荷重センサ62からのデータの入力を受け付けてプレス加工におけるプレス荷重を検出する。また、検出部42は、外部からの指示を受け付けて検出し、所定の処理を実行するようにしても良い。例えば、検出部42は、プレスの起動の停止指示を受け付けてプレス加工を停止させるようにしても良い。
【0041】
算出部46は、検出部42で検出したプレス荷重に従ってプレス加工におけるスライド20の偏心量を算出する。
【0042】
判断部44は、検出部42で検出したプレス荷重が、算出部46で算出されたスライド20の偏心量に基づくプレス荷重許容値を超えたか否かを判断する。判断部44は、検出部42で検出したプレス荷重が偏心量に基づくプレス荷重許容値を超えたと判断した場合には、プレス異常であると判断する。一方、判断部44は、検出部42で検出したプレス荷重が偏心量に基づくプレス荷重許容値を超えていないと判断した場合には、プレス異常はないと判断する。
【0043】
偏心量に基づくプレス荷重許容値を算出するテーブルは、メモリ50に予め格納されているものとする。
【0044】
異常報知部45は、判断部44の判断結果に基づいて異常を報知する。具体的には、異常報知部45は、判断部44の判断結果に基づいてコントロールパネル6に過負荷なプレス加工である旨の情報を出力するように指示する。コントロールパネル6は、当該指示に従って表示器に当該情報を出力する。あるいは、アラームを出力するようにしても良い。また、異常報知部45は、プレス機械10がネットワークを介して外部装置と接続されている場合に、当該ネットワークを介して異常である旨の情報を送信するようにしても良い。プレス荷重許容値を超えたプレス荷重(偏心荷重)は、プランジャーやフレームの亀裂、破損、またプレス横揺れの原因となる。
【0045】
したがって、当該報知によりプレス荷重(偏心荷重)の異常をユーザが容易に把握して、プレス機械10をメンテナンスあるいはプレス加工の調節を促すことが可能である。
【0046】
図3は、本実施形態に基づくプレス荷重の荷重波形を説明する図である。
図3に示されるように、スライドストロークに従って発生する右荷重センサ60および左荷重センサ62で計測されたプレス荷重が示されている。
【0047】
スライドストロークに従ってプレス荷重が変化する場合が示されている。
一例として、プレス加工の途中において右荷重と左荷重との差が過大に大きくなる偏心荷重異常が生じた場合が示されている。
【0048】
図4は、本実施形態に基づくプレス機械10において、偏心荷重異常の判断を説明する図である。
【0049】
図4に示されるように、プレス機械10の過負荷異常(偏心荷重異常)を検出するために、プレス機械10の保護特性として、
図4に示すようなプレス機械10の偏心量に基づくプレス荷重許容値(閾値線L1)が予めメモリ50に記憶されている。当該閾値線L1は、プレス機械10のプレス加工条件およびスライド20の寸法等を含むプレス機械10の規格に基づいて設定されるものである。したがって、プレス機械の種類(サイズ)、プレス加工条件等が異なれば当該閾値線L1の形状も異なる。
【0050】
図4に示されるように左右の偏心量が大きくなればなるほど閾値線L1に従う許容値が低下する場合が示されている。
【0051】
本実施形態においては、プレス機械10の偏心荷重値として、閾値線L1に従う許容値以下であれば、プレス加工の偏心荷重は正常であり、閾値線L1に従う許容値を超えるプレス加工の偏心荷重は異常であると判断する。
【0052】
したがって、本実施形態においては、プレス機械10の偏心荷重値が許容値を超える場合には、異常である旨を報知することにより、プレス加工の異常な偏心荷重に伴う、プランジャーやフレームの亀裂、破損、プレス横揺れ等を抑制することが可能である。
【0053】
図5は、本実施形態に基づくプレス荷重許容値(閾値線L1)の設定を説明する図である。
【0054】
図5には、2ポイントのプレス荷重に対する偏心荷重が示されている。
具体的には、左側のポイントにプレス荷重P1がかかり、右側のポイントにプレス荷重P2がかかる場合が示されている。ポイント間隔はcとして示されている。また、ここでは、偏心荷重として左側に偏心荷重Pがかかる場合が示されている。プレス中心からの偏心距離はeとして示されている。偏心荷重Pをかけてもその反力がポイント最大能力(Pmax/2)を超えてはならないため左側のポイントからの偏心距離をa、右側のポイントからの偏心距離をbとすると、偏心荷重Pは以下の関係式で算出することが可能である。
【0055】
偏心距離a,bは、次式で表わされる。
偏心距離aは、c/2−e・・・(1)
偏心距離bは、c/2+e・・・(2)
プレス荷重P1=P×b/c≦Pmax/2・・・(3)
プレス荷重P2=P×a/c≦Pmax/2・・・(4)
P1+P2=P・・・(5)
Pmaxは、プレス機械の最大能力である。
【0056】
上式を展開すると、P=cPmax/(c+2e)・・・(6)
すなわち、プレス荷重許容値は、偏心距離eの関数として算出することが可能である。
【0057】
ここで、偏心距離eは、次式で表される。e=c×P1/P1+P2(P1>P2の場合)当該eを上式(6)に代入することによりプレス荷重許容値を算出することが可能となる。なお、本例においては、P1>P2の場合について説明したが、P2≧P1の場合には、P1とP2を入れ替えることにより同様にして算出することが可能である。
【0058】
そして、当該プレス荷重許容値と検出されたプレス荷重とを比較してプレス荷重許容値を超えているか否かを判断し、プレス荷重許容値を超えていると判断した場合には異常な偏心荷重であると判断する。一方、プレス荷重許容値を超えていないと判断した場合には正常な偏心荷重であると判断する。
【0059】
図6は、プレス機械10のポイント数を説明する図である。
図6に示されるように、ポイント数1、2、4の場合が示されている。ポイント数が増えるほど偏心に強くなる。
【0060】
ポイント数に応じたプレス荷重許容値の設定については、当業者が適宜設計変更することが可能である。なお、本例においては左右の偏心荷重について説明したが前後の偏心荷重についても同様に正常か否かについて判断することが可能である。
【0061】
図7は、本実施形態に基づくプレス機械10の制御装置40における偏心荷重異常を判断する処理を説明するフロー図である。
【0062】
図7に示されるように、プレス機械10は、プレス起動の停止が指示されたかどうかを判断する(ステップS2)。検出部42は、プレスの起動の停止指示を受け付けていないかどうかを判断する。
【0063】
ステップS2において、プレス機械10は、プレス起動の停止が指示された場合(ステップS2においてYES)には、処理を終了する(エンド)。検出部42は、プレスの起動の停止指示を受け付けた場合には、プレス加工を停止する。
【0064】
一方、ステップS2において、プレス機械10は、プレス起動の停止が指示されていない場合(ステップS2においてNO)には、処理を継続する。
【0065】
プレス機械10は、荷重値の読込処理を実行する(ステップS4)。検出部42は、荷重センサから取得したプレス荷重の荷重波形を読み込む。
【0066】
次に、プレス機械10は、プレス荷重に従うスライドの偏心量を算出する(ステップS6)。算出部46は、検出部42で検出されたプレス荷重に基づいてスライドの偏心量を算出する。
【0067】
次に、プレス機械10は、プレス荷重が、算出した偏心量に基づくプレス荷重許容値内であるか否かを判断する(ステップS8)。判断部44は、
図4で説明したように算出部46で算出した偏心量に基づくプレス荷重許容値を取得し、検出部42で検出したプレス荷重がプレス荷重許容値内であるか否かを判断する。
【0068】
ステップS8において、プレス機械10は、プレス荷重が、算出した偏心量に基づくプレス荷重許容値内であると判断した場合(ステップS8においてYES)には、ステップS2に戻り、処理を継続する。
【0069】
一方、ステップS8において、プレス機械10は、プレス荷重が、算出した偏心量に基づくプレス荷重許容値内でないと判断した場合(ステップS8においてNO)には、異常報知する(ステップS10)。判断部44は、異常報知部45に指示して、異常報知部45は、判断部44からの指示に従い異常を報知する。
【0070】
なお、本例においては、異常を報知する場合について説明するが、異常を報知する場合だけでなく、異常を報知する場合にはプレス加工を停止するようにしてもよい。
【0071】
次に、プレス機械10は、処理が終了したかどうかを判断する(ステップS11)。判断部44は、プレス加工の処理が終了したかどうかを判断する。
【0072】
ステップS11において、プレス機械10は、処理が終了したと判断した場合(ステップS11においてYES)には、処理を終了する(エンド)。
【0073】
一方、プレス機械10は、処理が継続していると判断した場合(ステップS11においてNO)には、ステップS2に戻り、上記処理を繰り返す。
【0074】
異常報知部45は、プレス荷重許容値を超えるプレス荷重が検出された場合には、異常な偏心荷重である旨を報知する。具体的には、コントロールパネル6の表示器に過負荷異常(偏心荷重異常)なプレス加工である旨の情報を出力する。例えば、
図4で示される表示により異常判定である位置を指し示すようにしても良い。
【0075】
あるいは、アラーム音を出力するようにして過負荷なプレス加工である旨を作業者に通知するようにしても良い。また、プレス機械10とネットワークを介して接続されている外部装置(管理装置)に当該情報を送信することにより、当該情報を管理者側で把握できるようにすることも可能である。
【0076】
当該方式により、プレス荷重許容値を超える偏心荷重に基づくプレス加工が継続して実行されることを回避して、プランジャーやフレームの亀裂、破損、プレス横揺れ等を抑制することが可能である。
【0077】
また、本方式は、プレス加工中における荷重値を計測して、プレス荷重許容値を超えるか否かを判断するためプレス途中(スライドストロークの動作期間中)における偏心荷重異常を判断することが可能であり、精度の高い偏心荷重異常の判定が可能である。
【0078】
なお、本例においては、プレス荷重許容値を超える偏心荷重が検出された場合に異常を報知する構成について説明したが、当該プレス荷重許容値を超える偏心荷重が検出された回数をカウントして、所定回数を超えた場合に異常を報知するようにしても良い。所定回数は、当業者であるならばプランジャーやフレームの亀裂、破損、プレス横揺れ等を回避することが可能な最適な回数に適宜設計変更することが可能である。
【0079】
なお、上記においては、トランスファー型のプレス機械に適用可能である場合について説明したが、特にこれに限られず、他のプレス機械にも利用することができる。
【0080】
なお、本例においては、制御装置40の各部の機能構成としてプレス機械に設けられる構成について説明したが、特に当該プレス機械に限られるものではなく、プレス機械を含むプレスシステムとすることも可能である。例えば、ネットワークを介して外部サーバと接続されている場合には、当該外部サーバのCPUと連携して各部の機能を実行することも可能である。また、プレス機械の表示部に表示する構成に限定されるのではなく、ネットワークを介してプレス機械と接続可能な端末の表示部に表示することも可能である。
【0081】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。