特許 7494035 プレス装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-24

(45)【発行日】2024-06-03

(54)【発明の名称】プレス装置

(51)【国際特許分類】

   B21J 13/14 20060101AFI20240527BHJP

   B21J 9/00 20060101ALI20240527BHJP

【ＦＩ】

B21J13/14 B

B21J9/00 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020118857

(22)【出願日】2020-07-10

(65)【公開番号】P2021013957

(43)【公開日】2021-02-12

【審査請求日】2023-05-19

(31)【優先権主張番号】P 2019128847

(32)【優先日】2019-07-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090033

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 博司

(74)【代理人】

【識別番号】100093045

【弁理士】

【氏名又は名称】荒船 良男

(72)【発明者】

【氏名】山田 良亘

(72)【発明者】

【氏名】梶谷 純平

【審査官】石田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１８－５３５０９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第５５０６９６３（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】実開昭５２－１３７３８０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１０－２０７８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第４８１３４２２（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１０－１１５６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３１８９０１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１５５９３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１１４５２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｊ １３／１４

Ｂ２１Ｊ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の方向に移動して金型から被成形物を押し出す押出部と、
前記押出部を始端位置から終端位置まで所定の押出動作で動作させる制御手段と、を備え、
前記押出動作は、
前記終端位置で加速度がゼロとなるように減速する減速域を含むとともに、
前記押出部の位置の時間変化が、前記減速域よりも時間的に前であって、サイクロイド曲線とは異なる曲線で表される前側領域を含み、
前記減速域は、前記押出動作の後半部分に含まれ、前記押出部の位置の時間変化がサイクロイド曲線状で表される、
プレス装置。

【請求項2】

前記前側領域は、
所定の最大速度まで等加速度で加速する加速域と、
前記最大速度で移動する等速度域と、
を有する、
請求項１に記載のプレス装置。

【請求項3】

前記押出動作は、前記始端位置及び前記終端位置で速度がゼロとなり、ストローク中央部で最高速度となり、速度がゼロ及び最高速度のときに加速度がゼロとなるストローク曲線で表される、
請求項１又は２に記載のプレス装置。

【請求項4】

前記押出部に押し出し動作を付与する油圧装置を備え、
前記制御手段は、前記油圧装置の動作を制御して、前記押出部を前記押出動作で動作させる、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプレス装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プレス装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、プレス装置においては、金型内にプレスされた被成形物をノックアウトピンにより金型内から押し出して離型させている（例えば、特許文献１参照）。このノックアウトピンのモーションとしては、そのストローク動作がサイン曲線に沿ったものがよく採用されていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５５０６９６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、サイン曲線状のノックアウトモーションとした場合には、ストローク終端での加速度が大きくなって、被成形物が金型から飛び跳ねるおそれがある。そのため、製品（被成形物）搬送のミスフィードが発生し、生産の安定性が阻害されるおそれがあった。

【0005】

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、ノックアウト動作（押出動作）における被成形物の飛び跳ねを抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るプレス装置は、
所定の方向に移動して金型から被成形物を押し出す押出部と、
前記押出部を始端位置から終端位置まで所定の押出動作で動作させる制御手段と、を備え、
前記押出動作は、
前記終端位置で加速度がゼロとなるように減速する減速域を含むとともに、
前記押出部の位置の時間変化が、前記減速域よりも時間的に前であって、サイクロイド曲線とは異なる曲線で表される前側領域を含み、
前記減速域は、前記押出動作の後半部分に含まれ、前記押出部の位置の時間変化がサイクロイド曲線状で表される構成とした。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、押出動作における被成形物の飛び跳ねを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施形態に係るプレス装置を示す構成図である。

【図2】本実施形態に係るノックアウトモーションを示す図であって、ノックアウトピンのストローク、速度、加速度を示す図である。

【図3】本実施形態に係るノックアウトモーション及び他のノックアウトモーションを示す図である。

【図4】本実施形態に係るノックアウトモーションの変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

［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を示す構成図である。
この図に示すように、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、トランスファフィーダ４０、ノックアウト装置５０、制御装置６０を備える。

【0011】

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。

【0012】

ボルスタ２４は、ベッド２３上に固定され、その上部には下金型３２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の下部には上金型３１が固定される。
上金型３１と下金型３２とは、図１における紙面左右方向に複数組並んで設けられており（図１では一組のみ図示）、それぞれ組をなすものと上下に対向している。これら上金型３１及び下金型３２は、並び順に従って、型形状が成形品の最終形状に近づくように形成されている。スライド１８が下降することで、上金型３１と下金型３２とが近接し、これらの間で被成形物が鍛造成形される。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。

【0013】

駆動部１０は、スライド１８を進退させるための機構であり、モータ１１、フライホイール１２、クラッチブレーキ１３、伝動軸１４、減速機１５、エキセン軸１６及びコネクティングロッド（コンロッド）１７を備えて構成される。
モータ１１は、ベルト１１ａを介してフライホイール１２に連結され、その動力によりフライホイール１２を回転させる。クラッチブレーキ１３は、フライホイール１２と伝動軸１４との連結及び連結解除の切り替えと、伝動軸１４の制動とを行う。クラッチブレーキ１３によりフライホイール１２と伝動軸１４が連結されると、フライホイール１２の回転運動が伝動軸１４、減速機１５、エキセン軸１６の順に伝達された後に、コンロッド１７を介してスライド１８の並進運動に変換されて、スライド１８が上下方向に進退する。

【0014】

トランスファフィーダ４０は、被成形物を搬送する搬送装置であり、上金型３１と下金型３２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、上金型３１と下金型３２とが離間したときに、最上流側の上金型３１及び下金型３２に新たな成形材料を供給したり、一列に配列された複数組の上金型３１と下金型３２に対して、被成形物を順次搬送したりする。

【0015】

ノックアウト装置５０は、ベッド２３上の下金型３２からの被成形物の離型を行う、いわゆるベッドノックアウト（ＢＫＯ）装置であり、ノックアウトピン５１と、油圧シリンダ５２と、油圧ポンプ５３と、流量調整弁５５とを備えている。
ノックアウトピン５１は、ボルスタ２４及び下金型３２を貫通して、下金型３２内から被成形物を上向きに押し出すピンである。ノックアウトピン５１は、本発明に係る押出部の一例である。ただし、本発明に係る押出部は、所定の方向に移動して金型から被成形物を押し出すものであればよく、ピン状のものに限定されない。

【0016】

油圧シリンダ５２は、上下方向に進退するピストンを有し、このピストンに取り付けられたノックアウトピン５１を上下に進退移動させる。この油圧シリンダ５２は複動式であり、ピストンを上昇させる油圧ポートと下降させる油圧ポートとを備えている。
また、油圧シリンダ５２には、ノックアウトピン５１の進退方向の位置を検出する位置センサ５８が設けられている。この位置センサ５８は、油圧シリンダ５２のピストンに接続されたリニアセンサであり、ノックアウトピン５１の上下方向の位置を検出して制御装置６０に出力する。

【0017】

油圧ポンプ５３は、油を貯留したタンク５４と油圧シリンダ５２とに接続され、油圧シリンダ５２にタンク５４内の油を供給する。

【0018】

流量調整弁５５は、油圧シリンダ５２と油圧ポンプ５３との接続状態を切り替えるとともに、図示しないアキュムレータに畜圧された圧油を用いて供給油量を制御するサーボバルブである。具体的に、流量調整弁５５は、油圧シリンダ５２のピストンを上昇及び下降させる２つの油圧ポートを、一方が油圧ポンプ５３、他方がタンク５４に接続された状態と、一方がタンク５４、他方が油圧ポンプ５３に接続された状態と、双方の油圧ポートがいずれにも接続されずに閉塞された状態とに切り替える。これにより、油圧シリンダ５２の状態が、ノックアウトピン５１の進出（上昇）状態、退避（下降）状態、現在位置を維持する状態のいずれかに切り替えられる。
また、流量調整弁５５は、アキュムレータを利用して油圧シリンダ５２へ供給される圧油の流量を任意に制御することができる。これにより、下金型３２内の被成形物を押し出す際のノックアウトピン５１の速度が制御される。

【0019】

制御装置６０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６０は、ユーザ操作や所定のプログラムに基づいて、モータ１１やトランスファフィーダ４０の動作を制御したり、位置センサ５８の出力等に基づいて流量調整弁５５の切り替え動作を制御してノックアウトピン５１を後述のノックアウトモーションＭで動作させたりする。また、制御装置６０は、図示しないディスプレイを有する表示部６１と接続されており、各種情報を当該表示部６１に表示させる。

【0020】

［ノックアウトモーション］
続いて、ノックアウトピン５１のノックアウトモーション（以下、「ＫＯモーション」という。）Ｍについて説明する。ここで、「ＫＯモーション」とは、ノックアウトピン５１のノックアウト動作（押出動作）であって、その始端位置（本実施形態では下端位置）から終端位置（本実施形態では上端位置）までの、進退方向に沿ったノックアウトピン５１の動作パターンをいう。
図２は、本実施形態におけるＫＯモーションＭを示す図であって、ノックアウトピン５１の上下方向（上向きが正）のストローク位置、速度、加速度を示す図である。また、図３は、他のＫＯモーションを示す図である。

【0021】

図２に示すように、本実施形態におけるＫＯモーションＭは、等加速、等速度移動、サイクロイド減速が順次行われる曲線で表される。
具体的に、ＫＯモーションＭは、加速域Ａ１、等速度域Ａ２、減速域Ａ３の３つの領域を含んで構成される。そして、加速域Ａ１では等加速度で最大速度Ｖmaxまで加速し、等速度域Ａ２では最大速度Ｖmax一定（等速度）で移動し、減速域Ａ３ではサイクロイド曲線状の後半部分の減速度で、ストローク終端において加速度がゼロとなるように減速する。サイクロイド曲線状の後半部分とは、ＫＯモーション全域がサイクロイド曲線のストローク曲線（ノックアウトピン５１のストローク位置の時間変化を表す曲線）の場合における後半の減速部分そのもの、あるいはサイクロイド曲線の時間軸を変更したものや、速度、加速度を変更したものをいう。したがって、減速域Ａ３の加速度波形は、図３に示すサイクロイド曲線のＫＯモーションＭcycの加速度の後半部分の時間軸を変更したものとなる。
ただし、３つの領域間では、ストローク動作が滑らかに連続的に移行し、速度が不連続にならないものとする。

【0022】

このＫＯモーションＭでは、後半部の減速域Ａ３がサイクロイド曲線状であるので、ストローク終端の加速度がゼロとなる。これにより、ノックアウト動作における被成形物の飛び跳ねを抑制することができる。

【0023】

このように、ストローク終端の加速度をゼロにしようとした場合には、サイクロイド曲線を用いるのが望ましい。しかし、単純にサイクロイド曲線状のＫＯモーションＭcycを用いた場合には、最大速度Ｖmaxが大きくなってしまう。
そこで、本実施形態では、ＫＯモーションＭの最大速度Ｖmaxを、図３に示すように、サイン曲線状のＫＯモーションＭsinと略同一の最大加速度αexを有する等加速＋等速度＋等減速曲線状のＫＯモーションＭconstの最大速度Ｖexと、略同一に設定する。なお、サイン曲線状のＫＯモーションＭsinの最大加速度αexと最大速度は、全域のストロークＳ０及びストローク時間Ｔ０を設定することで決まる。
これにより、図２に示すように、減速域Ａ３よりも時間的に前の前側領域（加速域Ａ１と等速度域Ａ２）において、サイン曲線状のＫＯモーションＭsinの最大加速度を目安にＶmaxを設定することができる。サイン曲線状のＫＯモーションＭsinではストローク端の加速度は大きいものの速度は低くできるので、すなわち、最大速度Ｖmaxをサイクロイド曲線状のＫＯモーションＭcyc及びサイン曲線状のＫＯモーションＭsinの最大速度よりも低く抑えることができる。

【0024】

また、加速域Ａ１の時間Ｔ１と減速域Ａ３の時間Ｔ３との比は、最大加速度α１が、サイクロイド曲線状のＫＯモーションＭcycの最大加速度と略同一となるように決定される。なお、サイクロイド曲線状のＫＯモーションＭcycの最大加速度と最大速度は、全域のストロークＳ０及びストローク時間Ｔ０を設定することで決まる。

【0025】

こうして、ストローク終端の加速度をゼロにしつつ最大速度Ｖmaxを低く抑えたＫＯモーションＭが得られる。すなわち、後半の減速部分をサイクロイド曲線状としつつ、それよりも前側領域を、サイン曲線状のＫＯモーションＭsinと略同一の最大加速度αexを有する等加速＋等速度＋等減速曲線状のＫＯモーションＭconstの最大速度Ｖexに対応させることにより、サイン曲線とサイクロイド曲線のＫＯモーションの長所を合わせたものとすることができる。

【0026】

なお、ＫＯモーションＭは、少なくとも、減速域Ａ３がサイクロイド曲線状の後半部分であり、且つ、当該減速域Ａ３よりも前側領域がサイクロイド曲線状とは異なるストローク曲線であればよい。つまり、減速域Ａ３よりも前側領域は、本実施形態のような加速域Ａ１及び等速度域Ａ２でなくともよい。

【0027】

さらに言えば、ＫＯモーションＭは、ストローク終端で加速度がゼロとなるように減速する減速域を含むものであればよい。減速域のストローク曲線の形状は特に限定されない。
この場合、ＫＯモーションＭは、ストロークの始端及び終端で速度がゼロとなり、ストローク中央部で最高速度となり、速度がゼロ及び最高速度のときに加速度がゼロとなるストローク曲線であることが好ましい。ここで、「ストローク中央部」とは、厳密なストロークの中央を含まなくともよく、加速域と減速域の中間の領域を指す。
またこの場合、ＫＯモーションＭは、ストローク始端で加速度がゼロとなるような、サイクロイド曲線状のＫＯモーションの前半部分のストローク曲線で加速する加速域を含むものであることが好ましい。このＫＯモーションＭは、例えば図４に示すような加速域と減速域がサイクロイド曲線状のＫＯモーションＭ１～Ｍ３や、全域がサイクロイド曲線状のものを含む。ここで、「サイクロイド曲線状」とは、サイクロイド曲線そのものの他、サイクロイド曲線を時間軸方向に拡大又は縮小したものや、サイクロイド曲線をストローク・速度・加速度の軸方向に拡大又は縮小したものを変更したもの、これらを組み合わせたものを含む。
これらのＫＯモーションのように、ストローク終端に加えてストローク始端（すなわち被成形物との接触時）の加速度もゼロとすることで、ノックアウト動作における被成形物の飛び跳ねをより好適に抑制できる。

【0028】

このＫＯモーションＭの設定は、制御装置６０において、図示しない記憶部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。この設定では、ユーザが全域のストロークＳ０及びストローク時間Ｔ０を入力することにより、制御装置６０が適宜演算を行ってＫＯモーションＭを設定する。また、制御装置６０は、設定されたＫＯモーションＭを表示部６１に表示させたりしてもよい。

【0029】

［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、ノックアウトピン５１のＫＯモーションＭが、終端位置（上端位置）で加速度がゼロとなる所定のストローク曲線で減速する減速域を含むものとなっている。
これにより、ノックアウト動作の終端位置での加速度がゼロとなり、ノックアウト動作における被成形物の飛び跳ねを抑制することができる。

【0030】

また、本実施形態によれば、ＫＯモーションＭの最大速度Ｖmaxが、等加速＋等速度＋等減速曲線で表されるＫＯモーションＭconstであってサイン曲線状のＫＯモーションＭsinと略同一の最大加速度αexを有するものの最大速度Ｖexと略同一となっている。
そのため、最大速度Ｖmaxをサイクロイド曲線状のＫＯモーションＭcycやサイン曲線状のＫＯモーションＭsinのものよりも低くすることができる。これにより、油圧シリンダ５２の最大流量を抑制することができ、ひいては、油圧ポンプ５３を含む作動油供給系統をコンパクトに構成することができる。

【0031】

また、本実施形態によれば、ＫＯモーションＭは、ストローク始端での加速度がゼロとなるストローク曲線で表される。
これにより、ストローク終端に加えてストローク始端（すなわち被成形物との接触時）の加速度もゼロとして、ノックアウト動作における被成形物の飛び跳ねをより好適に抑制できる。

【0032】

［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、下金型３２から被成形物を離型させるＢＫＯを例に挙げて説明したが、本発明は、上金型３１から下方に被成形物を離型させる、いわゆるスライドノックアウト（ＳＫＯ）に対しても同様に適用することができる。また、ＢＫＯとＳＫＯの両方を用いてもよい。

【0033】

また上記実施形態では、油圧サーボバルブである流量調整弁５５を用いてノックアウトピン５１を動作させることとしたが、ノックアウトピン５１を任意のＫＯモーションで動作させることができれば、その構成は特に限定されず、例えばサーボモータで動作制御するものであってもよい。

【0034】

また上記実施形態では、制御装置６０が演算してＫＯモーションを設定することとしたが、例えばパソコン等の他の演算装置で予めＫＯモーションを設定し、その設定ファイルを記録媒体を介して制御装置６０に読み込ませることで設定できるようにしてもよい。
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。

【符号の説明】

【0035】

１ プレス装置
２３ ベッド
３２ 下金型
５０ ノックアウト装置
５１ ノックアウトピン
５２ 油圧シリンダ
５３ 油圧ポンプ
５５ 流量調整弁
５８ 位置センサ
６０ 制御装置
Ａ１ 加速域
Ａ２ 等速度域
Ａ３ 減速域
Ｍ ＫＯモーション
Ｍcyc サイクロイド曲線のＫＯモーション
Ｍsin サイン曲線のＫＯモーション
Ｍconst 等加速＋等速＋等減速曲線のＫＯモーション
Ｓ０ ストローク
Ｔ０ ストローク時間
Ｔ１ 加速域の時間
Ｔ２ 等速度域の時間
Ｔ３ 減速域の時間
Ｖmax 最大速度
α１ 最大加速度
Ｖex 等加速＋等速＋等減速曲線のＫＯモーションの最大速度
αex 等加速＋等速＋等減速曲線のＫＯモーションの最大加速度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】