プレス機械のダイクッション装置及びダイクッションの動作制御方法
【課題】サイクルタイムを短縮するとともにダイクッションの駆動源を小型化できるダイクッション装置及びダイクッションの動作制御方法を提供する。
【解決手段】ダイクッション１１の上下位置を位置検出器２３（第１検出手段）により検出し、出側ワーク搬送装置２１の把持部２２の上下位置を高さ検出器２５（第２検出手段）により検出し、これらの検出データに基づいて、把持部２２がワークＷを把持して上昇する間、ダイクッション１１を、ブランクホルダ１２の上面と把持部２２との高さ方向の距離が所定値以上を保つように上昇させることにより、ダイクッション１１と出側ワーク搬送装置２１との機械的干渉を防止することができ、ダイクッション１１を従来よりも早いタイミングでロッキングを終了させ上昇させることができる。
【解決手段】ダイクッション１１の上下位置を位置検出器２３（第１検出手段）により検出し、出側ワーク搬送装置２１の把持部２２の上下位置を高さ検出器２５（第２検出手段）により検出し、これらの検出データに基づいて、把持部２２がワークＷを把持して上昇する間、ダイクッション１１を、ブランクホルダ１２の上面と把持部２２との高さ方向の距離が所定値以上を保つように上昇させることにより、ダイクッション１１と出側ワーク搬送装置２１との機械的干渉を防止することができ、ダイクッション１１を従来よりも早いタイミングでロッキングを終了させ上昇させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス機械においてスライドの下面に固定された上金型との間でワークを挟みワークのしわ押さえ圧力を発生するためのダイクッション装置及びダイクッションの動作制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイクッション装置は、プレス機械において上金型との間でワークを挟みワークのしわ押さえ圧力を発生するための機構である。ダイクッション装置は、一般に、上下動するピストンを有する１本ないし複数本のシリンダで駆動されるようになっており、シリンダに出入りする空気や油の流量をバルブで制御することにより、所望のクッションモーションを得る。油圧シリンダのみを使用する構成の一例が下記特許文献１に、空気圧シリンダと油圧シリンダを併用する構成の一例が下記特許文献２に開示されている。
【０００３】
図５に、特許文献１に記載されたダイクッション装置のクッションモーションを示す。図５に示すように、スライドが下死点通過後、ダイクッションをロッキング（停止）した状態で、出側ワーク搬送装置によりワークの取出しが行なわれる。ダイクッションは、出側ワーク搬送装置がダイクッションの最上部に位置するブランクホルダから十分に離れてから、ロッキングを終了して上昇を開始するように制御されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２４６００号公報
【特許文献２】特許第２５６８０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来技術では、生産能力を上げるためにプレス加工のサイクルタイムを短くしようとすると、ダイクッションの上昇に許される時間が短くなるので、ダイクッションの最大上昇速度を大きくする必要がある。ダイクッションを駆動するシリンダには、最大上昇速度に応じた流量の空気・油を出し入れする必要があるため、ダイクッションの最大上昇速度を大きくすると、流量を制御するバルブを大型化する必要があり、ポンプも大容量のものが必要となり、装置が大型化し、エネルギー消費量も大きくなるという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、サイクルタイムを短縮するとともにダイクッションの駆動源を小型化できるダイクッション装置及びダイクッションの動作制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明のプレス機械のダイクッション装置及びダイクッションの動作制御方法は、以下の手段を採用する。
（１）すなわち、本発明のプレス機械のダイクッション装置は、プレス機械に搭載されるダイクッション装置であって、昇降可能に構成されワークを上面で支持するとともにワークの加工時に上金型との間でワークを挟んで降下するダイクッションと、該ダイクッションを昇降駆動する昇降駆動機構と、該昇降駆動機構の駆動を制御する制御装置と、前記ダイクッションの上下位置を検出する第１検出手段と、加工されたワークをプレス機械から搬出するための出側ワーク搬送装置におけるワークを把持する把持部の上下位置を検出する第２検出手段と、を備え、前記制御装置は、前記第１検出手段と前記第２検出手段からの検出データに基づいて、前記把持部がワークを把持して上昇する間、前記ダイクッションが前記上面と前記把持部との上下方向の距離を所定値以上に保って上昇するよう前記昇降駆動機構の駆動を制御する、ことを特徴とする。
【０００８】
このように、ダイクッションの上下位置と出側ワーク搬送装置の把持部の上下位置の検出データに基づいて、把持部がワークを把持して上昇する間、ダイクッションを、上面と把持部との高さ方向の距離が所定値以上を保つように上昇させることにより、ダイクッションと出側ワーク搬送装置との機械的干渉を防止することができる。このため、ダイクッションを従来よりも早いタイミングでロッキングを終了させ上昇させることができる。したがって、ロッキング終了から上昇完了までの時間を従来技術よりも長く掛けることができるので、同じサイクルタイムでダイクッションが動作する場合には、最大上昇速度を従来技術よりも遅くすることができる。このため、従来技術と同等以上にサイクルタイムを短くしても、ダイクッションの駆動源（バルブやポンプなどの油空圧機器）を小型化できるとともに、それらを駆動する動力も小さくなりエネルギー消費量を低減できる。
【０００９】
（２）また、上記のプレス機械のダイクッション装置において、前記制御装置は、記ダイクッションの前記上面と前記出側ワーク搬送装置の把持部との高さ方向の距離が所定値以下となった場合、前記ダイクッションを停止し又は降下させるよう前記昇降駆動機構の駆動を制御することを特徴とする。
【００１０】
このように、ダイクッションの上面と出側ワーク搬送装置の把持部との高さ方向の距離が所定値以下となった場合、ダイクッションを停止し又は降下させる制御を行うことにより、出側ワーク搬送装置が異常動作した場合であっても、ダイクッションとの機械的干渉を回避することができる。
【００１１】
（３）また、上記のプレス機械のダイクッション装置において、前記制御装置は、加工したワークが取り出された後、前記ダイクッションが上昇する際に上昇速度を途中で低下させ、未加工のワークをプレス機械に搬入するための入側ワーク搬送装置から前記ダイクッションにワークが投下される時点において前記ダイクッションが前記の低下した速度で上昇中であるように、前記昇降駆動機構の駆動を制御することを特徴とする。
【００１２】
このように、ダイクッションの上昇中にワークが投下されるようにダイクッションを動作させるので、ワークが載置されるときまでにダイクッションの上昇が完了しているように動作させる場合と比較して、ダイクッションの上昇速度を遅くすることができる。このため、ダイクッションの上昇速度をさらに遅くすることができる。
【００１３】
（４）本発明のダイクッションの動作制御方法は、プレス機械において昇降可能に構成されワークを上面で支持するとともにワークの加工時に上金型との間でワークを挟んで降下するダイクッションの動作制御方法であって、前記ダイクッションの上下位置と、加工されたワークをプレス機械から取り出すための出側ワーク搬送装置におけるワークを把持する把持部の上下位置とを検出し、前記ダイクッションの上下位置と前記把持部の上下位置の検出データに基づいて、前記把持部がワークを把持して上昇する間、前記ダイクッションを、前記上面と前記把持部との上下方向の距離が所定値以上を保つように上昇させる、ことを特徴とする。
【００１４】
（５）また、上記のダイクッションの動作制御方法において、前記ダイクッションの前記上面と前記出側ワーク搬送装置の把持部との上下方向の距離が所定値以下となった場合、前記ダイクッションを停止し又は降下させることを特徴とする。
【００１５】
（６）また、上記のダイクッションの動作制御方法において、加工したワークが取り出された後、前記ダイクッションが上昇する際に上昇速度を途中で低下させ、未加工のワークをプレス機械に搬入するための入側ワーク搬送装置から前記ダイクッションにワークが投下される時点において前記ダイクッションを前記の低下した速度で上昇中とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、サイクルタイムを短縮するとともにダイクッションの駆動源を小型化できるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１８】
図１に、本発明の実施形態にかかる機械プレスのダイクッション装置１０と、このダイクッション装置１０を備えたプレス機械１の概略構成を示す。
図１に示すプレス機械１において、クランク軸２の偏心部にコネクティングロッド３が連結されている。クランク軸２はメーンモータ（図示せず）によって回転駆動され、クランク軸２の回転が、コネクティングロッド３を介して往復直線動に変換され、コネクティングロッド３の下端に連結されたスライド４を上下動させる。スライド４の下部には上金型５が取り付けられている。スライド４の下方にはベッド６が配置され、ベッド６上にはボルスタ７が設置され、ボルスタ７上に下金型８が支持されている。スライド４が上下動されると、上金型５と下金型８の間に挿入されたワークWがプレス加工される。
【００１９】
プレス機械１には、上金型５との間でワークWを挟みワークWのしわ押さえ圧力を発生するためのダイクッション装置１０が搭載されている。
このダイクッション装置１０は、昇降可能に構成されワークWを上面で支持するとともにワークWの加工時に上金型との間でワークWを挟んで降下するダイクッション１１と、ダイクッション１１を昇降駆動する昇降駆動機構１５と、昇降駆動機構１５の駆動を制御する制御装置１８とを備える。
【００２０】
ダイクッション１１は、ワークWが載置されるブランクホルダ１２と、ブランクホルダ１２を上端で支持しボルスタ７を貫通してベッド６の内部まで延びるクッションピン１３と、クッションピン１３を支持するクッションパッド１４とからなる。したがって、ブランクホルダ１２、クッションピン１３及びクッションパッド１４は一体となって上下動する。なお、通常、ブランクホルダ１２は、金型の種類に応じて交換される。
【００２１】
本実施形態において、昇降駆動機構１５は、ダイクッション１１を上下動させるシリンダ１６と、シリンダ１６を駆動するシリンダ駆動源１７とからなる。シリンダ駆動源１７から供給される油圧や空気圧などの流体でシリンダ１６が駆動され、ダイクッション１１がシリンダ１６で上下に駆動され、ワークWがプレス加工されるときに、ダイクッション１１の最上部（ブランクホルダ１２）と上金型５の間にワークWが挟まれることにより、ワークWのしわ押さえが行われる。
【００２２】
制御装置１８は、スライド４の動きに合わせてダイクッション１１が適切な位置となるようシリンダ駆動源１７を制御する。ダイクッション１１の上下位置が位置検出器２３（第１検出手段）により検出され、クランク軸２の回転角が回転角検出器２４で検出され、これらの検出データが制御装置１８に送信される。位置検出器２３としては、磁歪式リニアエンコーダ、磁気式や光学式のリニアスケールを適用することができる。回転角検出器２４としては、光学式ロータリエンコーダやレゾルバが使用可能である。
制御装置１８は、位置検出器２３と回転角検出器２４からの検出データに基づいて、クランク軸２と連動しているスライド４の位置と、ダイクッション１１の位置が適切な関係となるように、シリンダ駆動源１７へ制御指令を与える。
【００２３】
シリンダ駆動源１７の構成としては、特許第２５６８０６９号に示されるような構成がある。制御方法としては、位置偏差を小さくするようにフィードバック制御することが一般的であり、制御特性を改善するためにフィードフォワード制御を併用することもある。
【００２４】
プレス機械１の前後には、プレス間のワーク搬送のために、入側ワーク搬送装置１９と出側ワーク搬送装置２１が設置されている。
入側ワーク搬送装置１９は、未加工のワークWを把持部２０で把持して移動させブランクホルダ１２上に置く動作を行なうことにより、ワークWをプレス機械１に搬入する。出側ワーク搬送装置２１は、加工後のワークWを把持部２２で把持して移動させブランクホルダ１２上から取り除く動作を行なうことにより、ワークWをプレス機械１から搬出する。入側ワーク搬送装置１９および出側ワーク搬送装置２１としては、産業用ロボットや専用のトランスファー装置が使用される。
【００２５】
出側ワーク搬送装置２１の把持部２２の高さ（上下位置）が高さ検出器２５（第２検出手段）により検出され、高さの信号が制御装置１８に送信される。高さ検出器２５による出側ワーク搬送装置２１の高さを検出する方法としては、出側ワーク搬送装置２１を駆動する各軸モータの回転角をロータリエンコーダやレゾルバで検出し駆動装置の寸法形状に基づく変換式を用いて計算で求める方法がある。また、他の第２検出手段としては、把持部２２に光反射装置を設置し光学式の距離計測器で検出する手段、把持部２２に磁石を設置し磁気式の位置計測器で検出する手段、把持部２２から水平方向に可動式に延長したアームの高さを鉛直方向に設けた磁気式や光学式のリニアエンコーダ・リニアセンサで検出する手段、などがある。
【００２６】
本実施形態のダイクッション装置１０におけるダイクッション１１の動きは、制御装置１８によって１サイクルの間に図２に示すように制御される。
１サイクルの始めでは、ダイクッション１１は上昇しており、上昇完了区間で、入側ワーク搬送装置１９が未加工のワークWをダイクッション１１最上部のブランクホルダ１２上に置く。スライド４が下降し、上金型５がワークWに接触する直前に予備加速を行い、上金型５がワークWに接触した以降は、スライド４が下降する動きに押されつつダイクッション１１も下降する。このとき、上金型５とブランクホルダ１２の間で適切なしわ押さえ力を発生するような制御が行われる。スライド４が下死点を通過して上昇に転じた後、ダイクッション１１はロッキング位置へ上昇する。ロッキング中に出側ワーク搬送装置２１が加工後のワークWを拾い上げ、その後、空になったブランクホルダ１２が上昇して1サイクルが終了する。
【００２７】
制御装置１８は、位置検出器２３（第１検出手段）と高さ検出器２５（第２検出手段）からの検出データに基づいて、把持部２２がワークWを把持して上昇する間、ダイクッション１１がその上面と把持部２２との上下方向の距離を所定値以上に保って上昇するよう昇降駆動機構１５の駆動を制御する。具体的には、制御装置１８は、出側ワーク搬送装置２１の高さの信号を参照し、ブランクホルダ１２が出側ワーク搬送装置２１と機械的に干渉しない高さもしくはそれ以下の高さまで上昇するように、制御信号をシリンダ駆動源１７に与える。
【００２８】
これにより、ダイクッション１１と出側ワーク搬送装置２１との機械的干渉を防止することができるので、図２のラインＬ１で示すように、ダイクッション１１を従来技術（ラインＬ２）よりも早いタイミングでロッキングを終了させ上昇させることができる。
従来技術では、図２のラインＬ２で示すように、ダイクッション１１が上昇を開始するタイミングが遅いため、高速で上昇させる必要があった。これに対し、本発明によれば、ロッキング終了から上昇完了までの時間を従来技術よりも長く掛けることができるので、同じサイクルタイムでダイクッション１１が動作する場合には、最大上昇速度を従来技術よりも遅くすることができる。
【００２９】
したがって、本発明によれば、従来技術と同等以上にサイクルタイムを短くしても、ダイクッション１１の駆動源（バルブやポンプなどの油空圧機器：本実施形態ではシリンダ駆動源１７）を小型化できるとともに、それらを駆動する動力も小さくなりエネルギー消費量を低減できる。
【００３０】
また、出側ワーク搬送装置２１の高さを常に監視し、図３のラインＬ３で示すように、出側ワーク搬送装置２１の高さの変化に応じてダイクッション１１の上昇速度を時々刻々と変化させるように制御装置１８が昇降駆動機構１５の駆動を制御することにより、ダイクッション１１が出側ワーク搬送装置２１の動きにより忠実に追従するようになり、これにより、ダイクッション１１の上昇速度をさらに遅くすることができる。
【００３１】
また、制御装置１８は、ダイクッション１１の上面と出側ワーク搬送装置２１の把持部２２との上下方向の距離が所定値以下となった場合、ダイクッション１１を停止し又は降下させるよう昇降駆動機構１５の駆動を制御する。
このような制御を行うことにより、出側ワーク搬送装置２１が異常動作した場合であっても、ダイクッション１１との機械的干渉を回避することができる。
【００３２】
また、図４に示すように、制御装置１８は、加工したワークWが取り出された後、ダイクッション１１が上昇する際に上昇速度を途中で低下させ、入側ワーク搬送装置１９からダイクッション１１にワークWが投下される時点においてダイクッション１１が上記の低下した速度で上昇中であるように、昇降駆動機構１５の駆動を制御する。すなわち、入側ワーク搬送装置１９が未加工のワークWを投入する前に、ダイクッション１１を、ワークWがブランクホルダ１２から脱落しない高さまで上昇した後に減速し、ワークWが投下される時点において低速上昇の状態となっているように制御する。この場合には、ダイクッション１１は、予備加速を開始するまでに、上昇完了していれば良い。
【００３３】
このように、ダイクッション１１の上昇中にワークWが投下されるようにダイクッション１１を動作させるので、ワークWが載置されるときまでにダイクッション１１の上昇が完了しているように動作させる場合（図４のラインＬ４）と比較して、ダイクッション１１の上昇速度を遅くすることができる。このため、ダイクッション１１の上昇速度をさらに遅くすることができる。
【００３４】
なお、上記の実施形態において、ブランクホルダ１２の動きを制御する手段としては、バルブの開度を変えることにより空気や油の流量を変える手段の他に、可変容量ポンプの容量を変化させることにより空気や油の流量を変える手段、ポンプを駆動するモータの回転をインバータを用いて変化させることにより空気や油の流量を変える手段などがある。しかし、空気や油を流量を変える手段は、上記の各手段に限定されない。
【００３５】
上記の実施形態では、ダイクッション１１を油圧や空圧で作動するシリンダ１６で上下させる方式を示したが、本発明は、サーボモータでクッションを上下動させるダイクッション（たとえば、特許第３２１１９０４号に示されている装置）にも適用可能である。この場合、サーボモータが小さくできる、サーボモータに電力を供給するインバータ・コンバータ・トランスが小さくできる、電力消費を低減できる、という効果が得られる。
【００３６】
上記の実施形態では、１本のシリンダ１６でダイクッション１１を上下動させる構成を示したが、本発明は、油圧と空気圧の２本のシリンダを有する構成、上昇と下降で独立のシリンダ１６を有する構成、複数のシリンダで荷重を分散する構成など、シリンダ構成が異なっていても、同様に適用可能である。
【００３７】
上記の実施形態では、スライド駆動機構がクランク式であるクランクプレスの例を示したが、本発明は、クランクレスプレス、リンクプレス、ナックルプレスなど他の駆動形式のプレス機械におけるクッション装置に対しても同様に適用可能である。
【００３８】
上記の実施形態では、スライド４の位置検出方法として、クランク軸２の回転角を検出する方法を示したが、光学式や磁気式のリニアエンコーダやリニアスケールを用いて、スライド４の高さを直接検出する方法も適用可能である。
【００３９】
出側ワーク搬送装置２１の高さを示す信号としては、高さの信号を直接送る方法の他に、出側ワーク搬送装置２１が別の信号、例えばクランク軸２の角度に同期して動作するのであれば、同期している信号（この場合ではクランク軸２の角度）を送る方法がある。また、出側ワーク搬送装置２１の水平方向の位置に依存して、出側ワーク搬送装置２１とブランクホルダ１２との干渉の条件が変化するのであれば、出側ワーク搬送装置２１の水平位置の信号も一緒に送り、水平方向の位置に応じて、適切に高さ方向のクリアランスを確保することにより、さらにダイクッション１１の上昇のタイミングを早めることができる。
【００４０】
上記実施形態は、ダイクッションの１サイクルのうち上昇に関するものである。例えば、上記実施形態において、予備加速を行わず上昇完了区間からいきなり下降に転じる運転や、ロッキングを下死点より低い位置で行う運転の場合も、本発明は適用可能である。
【００４１】
ボルスタを可動式にするために、クッションピンをボルスタと一緒に動くピンプレートで支持し、クッションパッドはピンプレートで押し上げる構成にすることも可能であるが、その場合にも本発明は適用可能である。
【００４２】
上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態にかかるダイクッション装置と、このダイクッション装置を備えたプレス機械の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態におけるダイクッションの動きを示す図である。
【図３】本発明の実施形態におけるダイクッションの動き（一部分）を示す図である。
【図４】本発明の実施形態におけるダイクッションの動き（一部分）を示す別の図である。
【図５】従来技術におけるダイクッションの動きを示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
Ｗ ワーク
１ プレス機械
２ クランク軸
３ コネクティングロッド
４ スライド
５ 上金型
６ ベッド
７ ボルスタ
８ 下金型
１０ ダイクッション装置
１１ ダイクッション
１２ ブランクホルダ
１３ クッションピン
１４ クッションパッド
１５ 昇降駆動機構
１６ シリンダ
１７ シリンダ駆動源
１８ 制御装置
１９ 入側ワーク搬送装置
２０，２２ 把持部
２１ 出側ワーク搬送装置
２３ 位置検出器（第１検出手段）
２４ 回転角検出器
２５ 高さ検出器（第２検出手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス機械においてスライドの下面に固定された上金型との間でワークを挟みワークのしわ押さえ圧力を発生するためのダイクッション装置及びダイクッションの動作制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイクッション装置は、プレス機械において上金型との間でワークを挟みワークのしわ押さえ圧力を発生するための機構である。ダイクッション装置は、一般に、上下動するピストンを有する１本ないし複数本のシリンダで駆動されるようになっており、シリンダに出入りする空気や油の流量をバルブで制御することにより、所望のクッションモーションを得る。油圧シリンダのみを使用する構成の一例が下記特許文献１に、空気圧シリンダと油圧シリンダを併用する構成の一例が下記特許文献２に開示されている。
【０００３】
図５に、特許文献１に記載されたダイクッション装置のクッションモーションを示す。図５に示すように、スライドが下死点通過後、ダイクッションをロッキング（停止）した状態で、出側ワーク搬送装置によりワークの取出しが行なわれる。ダイクッションは、出側ワーク搬送装置がダイクッションの最上部に位置するブランクホルダから十分に離れてから、ロッキングを終了して上昇を開始するように制御されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２４６００号公報
【特許文献２】特許第２５６８０６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来技術では、生産能力を上げるためにプレス加工のサイクルタイムを短くしようとすると、ダイクッションの上昇に許される時間が短くなるので、ダイクッションの最大上昇速度を大きくする必要がある。ダイクッションを駆動するシリンダには、最大上昇速度に応じた流量の空気・油を出し入れする必要があるため、ダイクッションの最大上昇速度を大きくすると、流量を制御するバルブを大型化する必要があり、ポンプも大容量のものが必要となり、装置が大型化し、エネルギー消費量も大きくなるという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、サイクルタイムを短縮するとともにダイクッションの駆動源を小型化できるダイクッション装置及びダイクッションの動作制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明のプレス機械のダイクッション装置及びダイクッションの動作制御方法は、以下の手段を採用する。
（１）すなわち、本発明のプレス機械のダイクッション装置は、プレス機械に搭載されるダイクッション装置であって、昇降可能に構成されワークを上面で支持するとともにワークの加工時に上金型との間でワークを挟んで降下するダイクッションと、該ダイクッションを昇降駆動する昇降駆動機構と、該昇降駆動機構の駆動を制御する制御装置と、前記ダイクッションの上下位置を検出する第１検出手段と、加工されたワークをプレス機械から搬出するための出側ワーク搬送装置におけるワークを把持する把持部の上下位置を検出する第２検出手段と、を備え、前記制御装置は、前記第１検出手段と前記第２検出手段からの検出データに基づいて、前記把持部がワークを把持して上昇する間、前記ダイクッションが前記上面と前記把持部との上下方向の距離を所定値以上に保って上昇するよう前記昇降駆動機構の駆動を制御する、ことを特徴とする。
【０００８】
このように、ダイクッションの上下位置と出側ワーク搬送装置の把持部の上下位置の検出データに基づいて、把持部がワークを把持して上昇する間、ダイクッションを、上面と把持部との高さ方向の距離が所定値以上を保つように上昇させることにより、ダイクッションと出側ワーク搬送装置との機械的干渉を防止することができる。このため、ダイクッションを従来よりも早いタイミングでロッキングを終了させ上昇させることができる。したがって、ロッキング終了から上昇完了までの時間を従来技術よりも長く掛けることができるので、同じサイクルタイムでダイクッションが動作する場合には、最大上昇速度を従来技術よりも遅くすることができる。このため、従来技術と同等以上にサイクルタイムを短くしても、ダイクッションの駆動源（バルブやポンプなどの油空圧機器）を小型化できるとともに、それらを駆動する動力も小さくなりエネルギー消費量を低減できる。
【０００９】
（２）また、上記のプレス機械のダイクッション装置において、前記制御装置は、記ダイクッションの前記上面と前記出側ワーク搬送装置の把持部との高さ方向の距離が所定値以下となった場合、前記ダイクッションを停止し又は降下させるよう前記昇降駆動機構の駆動を制御することを特徴とする。
【００１０】
このように、ダイクッションの上面と出側ワーク搬送装置の把持部との高さ方向の距離が所定値以下となった場合、ダイクッションを停止し又は降下させる制御を行うことにより、出側ワーク搬送装置が異常動作した場合であっても、ダイクッションとの機械的干渉を回避することができる。
【００１１】
（３）また、上記のプレス機械のダイクッション装置において、前記制御装置は、加工したワークが取り出された後、前記ダイクッションが上昇する際に上昇速度を途中で低下させ、未加工のワークをプレス機械に搬入するための入側ワーク搬送装置から前記ダイクッションにワークが投下される時点において前記ダイクッションが前記の低下した速度で上昇中であるように、前記昇降駆動機構の駆動を制御することを特徴とする。
【００１２】
このように、ダイクッションの上昇中にワークが投下されるようにダイクッションを動作させるので、ワークが載置されるときまでにダイクッションの上昇が完了しているように動作させる場合と比較して、ダイクッションの上昇速度を遅くすることができる。このため、ダイクッションの上昇速度をさらに遅くすることができる。
【００１３】
（４）本発明のダイクッションの動作制御方法は、プレス機械において昇降可能に構成されワークを上面で支持するとともにワークの加工時に上金型との間でワークを挟んで降下するダイクッションの動作制御方法であって、前記ダイクッションの上下位置と、加工されたワークをプレス機械から取り出すための出側ワーク搬送装置におけるワークを把持する把持部の上下位置とを検出し、前記ダイクッションの上下位置と前記把持部の上下位置の検出データに基づいて、前記把持部がワークを把持して上昇する間、前記ダイクッションを、前記上面と前記把持部との上下方向の距離が所定値以上を保つように上昇させる、ことを特徴とする。
【００１４】
（５）また、上記のダイクッションの動作制御方法において、前記ダイクッションの前記上面と前記出側ワーク搬送装置の把持部との上下方向の距離が所定値以下となった場合、前記ダイクッションを停止し又は降下させることを特徴とする。
【００１５】
（６）また、上記のダイクッションの動作制御方法において、加工したワークが取り出された後、前記ダイクッションが上昇する際に上昇速度を途中で低下させ、未加工のワークをプレス機械に搬入するための入側ワーク搬送装置から前記ダイクッションにワークが投下される時点において前記ダイクッションを前記の低下した速度で上昇中とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、サイクルタイムを短縮するとともにダイクッションの駆動源を小型化できるという優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１８】
図１に、本発明の実施形態にかかる機械プレスのダイクッション装置１０と、このダイクッション装置１０を備えたプレス機械１の概略構成を示す。
図１に示すプレス機械１において、クランク軸２の偏心部にコネクティングロッド３が連結されている。クランク軸２はメーンモータ（図示せず）によって回転駆動され、クランク軸２の回転が、コネクティングロッド３を介して往復直線動に変換され、コネクティングロッド３の下端に連結されたスライド４を上下動させる。スライド４の下部には上金型５が取り付けられている。スライド４の下方にはベッド６が配置され、ベッド６上にはボルスタ７が設置され、ボルスタ７上に下金型８が支持されている。スライド４が上下動されると、上金型５と下金型８の間に挿入されたワークWがプレス加工される。
【００１９】
プレス機械１には、上金型５との間でワークWを挟みワークWのしわ押さえ圧力を発生するためのダイクッション装置１０が搭載されている。
このダイクッション装置１０は、昇降可能に構成されワークWを上面で支持するとともにワークWの加工時に上金型との間でワークWを挟んで降下するダイクッション１１と、ダイクッション１１を昇降駆動する昇降駆動機構１５と、昇降駆動機構１５の駆動を制御する制御装置１８とを備える。
【００２０】
ダイクッション１１は、ワークWが載置されるブランクホルダ１２と、ブランクホルダ１２を上端で支持しボルスタ７を貫通してベッド６の内部まで延びるクッションピン１３と、クッションピン１３を支持するクッションパッド１４とからなる。したがって、ブランクホルダ１２、クッションピン１３及びクッションパッド１４は一体となって上下動する。なお、通常、ブランクホルダ１２は、金型の種類に応じて交換される。
【００２１】
本実施形態において、昇降駆動機構１５は、ダイクッション１１を上下動させるシリンダ１６と、シリンダ１６を駆動するシリンダ駆動源１７とからなる。シリンダ駆動源１７から供給される油圧や空気圧などの流体でシリンダ１６が駆動され、ダイクッション１１がシリンダ１６で上下に駆動され、ワークWがプレス加工されるときに、ダイクッション１１の最上部（ブランクホルダ１２）と上金型５の間にワークWが挟まれることにより、ワークWのしわ押さえが行われる。
【００２２】
制御装置１８は、スライド４の動きに合わせてダイクッション１１が適切な位置となるようシリンダ駆動源１７を制御する。ダイクッション１１の上下位置が位置検出器２３（第１検出手段）により検出され、クランク軸２の回転角が回転角検出器２４で検出され、これらの検出データが制御装置１８に送信される。位置検出器２３としては、磁歪式リニアエンコーダ、磁気式や光学式のリニアスケールを適用することができる。回転角検出器２４としては、光学式ロータリエンコーダやレゾルバが使用可能である。
制御装置１８は、位置検出器２３と回転角検出器２４からの検出データに基づいて、クランク軸２と連動しているスライド４の位置と、ダイクッション１１の位置が適切な関係となるように、シリンダ駆動源１７へ制御指令を与える。
【００２３】
シリンダ駆動源１７の構成としては、特許第２５６８０６９号に示されるような構成がある。制御方法としては、位置偏差を小さくするようにフィードバック制御することが一般的であり、制御特性を改善するためにフィードフォワード制御を併用することもある。
【００２４】
プレス機械１の前後には、プレス間のワーク搬送のために、入側ワーク搬送装置１９と出側ワーク搬送装置２１が設置されている。
入側ワーク搬送装置１９は、未加工のワークWを把持部２０で把持して移動させブランクホルダ１２上に置く動作を行なうことにより、ワークWをプレス機械１に搬入する。出側ワーク搬送装置２１は、加工後のワークWを把持部２２で把持して移動させブランクホルダ１２上から取り除く動作を行なうことにより、ワークWをプレス機械１から搬出する。入側ワーク搬送装置１９および出側ワーク搬送装置２１としては、産業用ロボットや専用のトランスファー装置が使用される。
【００２５】
出側ワーク搬送装置２１の把持部２２の高さ（上下位置）が高さ検出器２５（第２検出手段）により検出され、高さの信号が制御装置１８に送信される。高さ検出器２５による出側ワーク搬送装置２１の高さを検出する方法としては、出側ワーク搬送装置２１を駆動する各軸モータの回転角をロータリエンコーダやレゾルバで検出し駆動装置の寸法形状に基づく変換式を用いて計算で求める方法がある。また、他の第２検出手段としては、把持部２２に光反射装置を設置し光学式の距離計測器で検出する手段、把持部２２に磁石を設置し磁気式の位置計測器で検出する手段、把持部２２から水平方向に可動式に延長したアームの高さを鉛直方向に設けた磁気式や光学式のリニアエンコーダ・リニアセンサで検出する手段、などがある。
【００２６】
本実施形態のダイクッション装置１０におけるダイクッション１１の動きは、制御装置１８によって１サイクルの間に図２に示すように制御される。
１サイクルの始めでは、ダイクッション１１は上昇しており、上昇完了区間で、入側ワーク搬送装置１９が未加工のワークWをダイクッション１１最上部のブランクホルダ１２上に置く。スライド４が下降し、上金型５がワークWに接触する直前に予備加速を行い、上金型５がワークWに接触した以降は、スライド４が下降する動きに押されつつダイクッション１１も下降する。このとき、上金型５とブランクホルダ１２の間で適切なしわ押さえ力を発生するような制御が行われる。スライド４が下死点を通過して上昇に転じた後、ダイクッション１１はロッキング位置へ上昇する。ロッキング中に出側ワーク搬送装置２１が加工後のワークWを拾い上げ、その後、空になったブランクホルダ１２が上昇して1サイクルが終了する。
【００２７】
制御装置１８は、位置検出器２３（第１検出手段）と高さ検出器２５（第２検出手段）からの検出データに基づいて、把持部２２がワークWを把持して上昇する間、ダイクッション１１がその上面と把持部２２との上下方向の距離を所定値以上に保って上昇するよう昇降駆動機構１５の駆動を制御する。具体的には、制御装置１８は、出側ワーク搬送装置２１の高さの信号を参照し、ブランクホルダ１２が出側ワーク搬送装置２１と機械的に干渉しない高さもしくはそれ以下の高さまで上昇するように、制御信号をシリンダ駆動源１７に与える。
【００２８】
これにより、ダイクッション１１と出側ワーク搬送装置２１との機械的干渉を防止することができるので、図２のラインＬ１で示すように、ダイクッション１１を従来技術（ラインＬ２）よりも早いタイミングでロッキングを終了させ上昇させることができる。
従来技術では、図２のラインＬ２で示すように、ダイクッション１１が上昇を開始するタイミングが遅いため、高速で上昇させる必要があった。これに対し、本発明によれば、ロッキング終了から上昇完了までの時間を従来技術よりも長く掛けることができるので、同じサイクルタイムでダイクッション１１が動作する場合には、最大上昇速度を従来技術よりも遅くすることができる。
【００２９】
したがって、本発明によれば、従来技術と同等以上にサイクルタイムを短くしても、ダイクッション１１の駆動源（バルブやポンプなどの油空圧機器：本実施形態ではシリンダ駆動源１７）を小型化できるとともに、それらを駆動する動力も小さくなりエネルギー消費量を低減できる。
【００３０】
また、出側ワーク搬送装置２１の高さを常に監視し、図３のラインＬ３で示すように、出側ワーク搬送装置２１の高さの変化に応じてダイクッション１１の上昇速度を時々刻々と変化させるように制御装置１８が昇降駆動機構１５の駆動を制御することにより、ダイクッション１１が出側ワーク搬送装置２１の動きにより忠実に追従するようになり、これにより、ダイクッション１１の上昇速度をさらに遅くすることができる。
【００３１】
また、制御装置１８は、ダイクッション１１の上面と出側ワーク搬送装置２１の把持部２２との上下方向の距離が所定値以下となった場合、ダイクッション１１を停止し又は降下させるよう昇降駆動機構１５の駆動を制御する。
このような制御を行うことにより、出側ワーク搬送装置２１が異常動作した場合であっても、ダイクッション１１との機械的干渉を回避することができる。
【００３２】
また、図４に示すように、制御装置１８は、加工したワークWが取り出された後、ダイクッション１１が上昇する際に上昇速度を途中で低下させ、入側ワーク搬送装置１９からダイクッション１１にワークWが投下される時点においてダイクッション１１が上記の低下した速度で上昇中であるように、昇降駆動機構１５の駆動を制御する。すなわち、入側ワーク搬送装置１９が未加工のワークWを投入する前に、ダイクッション１１を、ワークWがブランクホルダ１２から脱落しない高さまで上昇した後に減速し、ワークWが投下される時点において低速上昇の状態となっているように制御する。この場合には、ダイクッション１１は、予備加速を開始するまでに、上昇完了していれば良い。
【００３３】
このように、ダイクッション１１の上昇中にワークWが投下されるようにダイクッション１１を動作させるので、ワークWが載置されるときまでにダイクッション１１の上昇が完了しているように動作させる場合（図４のラインＬ４）と比較して、ダイクッション１１の上昇速度を遅くすることができる。このため、ダイクッション１１の上昇速度をさらに遅くすることができる。
【００３４】
なお、上記の実施形態において、ブランクホルダ１２の動きを制御する手段としては、バルブの開度を変えることにより空気や油の流量を変える手段の他に、可変容量ポンプの容量を変化させることにより空気や油の流量を変える手段、ポンプを駆動するモータの回転をインバータを用いて変化させることにより空気や油の流量を変える手段などがある。しかし、空気や油を流量を変える手段は、上記の各手段に限定されない。
【００３５】
上記の実施形態では、ダイクッション１１を油圧や空圧で作動するシリンダ１６で上下させる方式を示したが、本発明は、サーボモータでクッションを上下動させるダイクッション（たとえば、特許第３２１１９０４号に示されている装置）にも適用可能である。この場合、サーボモータが小さくできる、サーボモータに電力を供給するインバータ・コンバータ・トランスが小さくできる、電力消費を低減できる、という効果が得られる。
【００３６】
上記の実施形態では、１本のシリンダ１６でダイクッション１１を上下動させる構成を示したが、本発明は、油圧と空気圧の２本のシリンダを有する構成、上昇と下降で独立のシリンダ１６を有する構成、複数のシリンダで荷重を分散する構成など、シリンダ構成が異なっていても、同様に適用可能である。
【００３７】
上記の実施形態では、スライド駆動機構がクランク式であるクランクプレスの例を示したが、本発明は、クランクレスプレス、リンクプレス、ナックルプレスなど他の駆動形式のプレス機械におけるクッション装置に対しても同様に適用可能である。
【００３８】
上記の実施形態では、スライド４の位置検出方法として、クランク軸２の回転角を検出する方法を示したが、光学式や磁気式のリニアエンコーダやリニアスケールを用いて、スライド４の高さを直接検出する方法も適用可能である。
【００３９】
出側ワーク搬送装置２１の高さを示す信号としては、高さの信号を直接送る方法の他に、出側ワーク搬送装置２１が別の信号、例えばクランク軸２の角度に同期して動作するのであれば、同期している信号（この場合ではクランク軸２の角度）を送る方法がある。また、出側ワーク搬送装置２１の水平方向の位置に依存して、出側ワーク搬送装置２１とブランクホルダ１２との干渉の条件が変化するのであれば、出側ワーク搬送装置２１の水平位置の信号も一緒に送り、水平方向の位置に応じて、適切に高さ方向のクリアランスを確保することにより、さらにダイクッション１１の上昇のタイミングを早めることができる。
【００４０】
上記実施形態は、ダイクッションの１サイクルのうち上昇に関するものである。例えば、上記実施形態において、予備加速を行わず上昇完了区間からいきなり下降に転じる運転や、ロッキングを下死点より低い位置で行う運転の場合も、本発明は適用可能である。
【００４１】
ボルスタを可動式にするために、クッションピンをボルスタと一緒に動くピンプレートで支持し、クッションパッドはピンプレートで押し上げる構成にすることも可能であるが、その場合にも本発明は適用可能である。
【００４２】
上記において、本発明の実施形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態にかかるダイクッション装置と、このダイクッション装置を備えたプレス機械の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態におけるダイクッションの動きを示す図である。
【図３】本発明の実施形態におけるダイクッションの動き（一部分）を示す図である。
【図４】本発明の実施形態におけるダイクッションの動き（一部分）を示す別の図である。
【図５】従来技術におけるダイクッションの動きを示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
Ｗ ワーク
１ プレス機械
２ クランク軸
３ コネクティングロッド
４ スライド
５ 上金型
６ ベッド
７ ボルスタ
８ 下金型
１０ ダイクッション装置
１１ ダイクッション
１２ ブランクホルダ
１３ クッションピン
１４ クッションパッド
１５ 昇降駆動機構
１６ シリンダ
１７ シリンダ駆動源
１８ 制御装置
１９ 入側ワーク搬送装置
２０，２２ 把持部
２１ 出側ワーク搬送装置
２３ 位置検出器（第１検出手段）
２４ 回転角検出器
２５ 高さ検出器（第２検出手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス機械に搭載されるダイクッション装置であって、
昇降可能に構成されワークを上面で支持するとともにワークの加工時に上金型との間でワークを挟んで降下するダイクッションと、
該ダイクッションを昇降駆動する昇降駆動機構と、
該昇降駆動機構の駆動を制御する制御装置と、
前記ダイクッションの上下位置を検出する第１検出手段と、
加工されたワークをプレス機械から搬出するための出側ワーク搬送装置におけるワークを把持する把持部の上下位置を検出する第２検出手段と、を備え、
前記制御装置は、前記第１検出手段と前記第２検出手段からの検出データに基づいて、前記把持部がワークを把持して上昇する間、前記ダイクッションが前記上面と前記把持部との上下方向の距離を所定値以上に保って上昇するよう前記昇降駆動機構の駆動を制御する、ことを特徴とするプレス機械のダイクッション装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記ダイクッションの前記上面と前記出側ワーク搬送装置の把持部との上下方向の距離が所定値以下となった場合、前記ダイクッションを停止し又は降下させるよう前記昇降駆動機構の駆動を制御することを特徴とする請求項１記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項３】
前記制御装置は、加工したワークが取り出された後、前記ダイクッションが上昇する際に上昇速度を途中で低下させ、未加工のワークをプレス機械に搬入するための入側ワーク搬送装置から前記ダイクッションにワークが投下される時点において前記ダイクッションが前記の低下した速度で上昇中であるように、前記昇降駆動機構の駆動を制御することを特徴とする請求項１記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項４】
プレス機械において昇降可能に構成されワークを上面で支持するとともにワークの加工時に上金型との間でワークを挟んで降下するダイクッションの動作制御方法であって、
前記ダイクッションの上下位置と、加工されたワークをプレス機械から取り出すための出側ワーク搬送装置におけるワークを把持する把持部の上下位置とを検出し、
前記ダイクッションの上下位置と前記把持部の上下位置の検出データに基づいて、前記把持部がワークを把持して上昇する間、前記ダイクッションを、前記上面と前記把持部との上下方向の距離が所定値以上を保つように上昇させる、ことを特徴とするダイクッションの動作制御方法。
【請求項５】
前記ダイクッションの前記上面と前記出側ワーク搬送装置の把持部との上下方向の距離が所定値以下となった場合、前記ダイクッションを停止し又は降下させることを特徴とする請求項４記載のダイクッションの動作制御方法。
【請求項６】
加工したワークが取り出された後、前記ダイクッションが上昇する際に上昇速度を途中で低下させ、未加工のワークをプレス機械に搬入するための入側ワーク搬送装置から前記ダイクッションにワークが投下される時点において前記ダイクッションを前記の低下した速度で上昇中とすることを特徴とする請求項４記載のダイクッションの動作制御方法。
【請求項１】
プレス機械に搭載されるダイクッション装置であって、
昇降可能に構成されワークを上面で支持するとともにワークの加工時に上金型との間でワークを挟んで降下するダイクッションと、
該ダイクッションを昇降駆動する昇降駆動機構と、
該昇降駆動機構の駆動を制御する制御装置と、
前記ダイクッションの上下位置を検出する第１検出手段と、
加工されたワークをプレス機械から搬出するための出側ワーク搬送装置におけるワークを把持する把持部の上下位置を検出する第２検出手段と、を備え、
前記制御装置は、前記第１検出手段と前記第２検出手段からの検出データに基づいて、前記把持部がワークを把持して上昇する間、前記ダイクッションが前記上面と前記把持部との上下方向の距離を所定値以上に保って上昇するよう前記昇降駆動機構の駆動を制御する、ことを特徴とするプレス機械のダイクッション装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記ダイクッションの前記上面と前記出側ワーク搬送装置の把持部との上下方向の距離が所定値以下となった場合、前記ダイクッションを停止し又は降下させるよう前記昇降駆動機構の駆動を制御することを特徴とする請求項１記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項３】
前記制御装置は、加工したワークが取り出された後、前記ダイクッションが上昇する際に上昇速度を途中で低下させ、未加工のワークをプレス機械に搬入するための入側ワーク搬送装置から前記ダイクッションにワークが投下される時点において前記ダイクッションが前記の低下した速度で上昇中であるように、前記昇降駆動機構の駆動を制御することを特徴とする請求項１記載のプレス機械のダイクッション装置。
【請求項４】
プレス機械において昇降可能に構成されワークを上面で支持するとともにワークの加工時に上金型との間でワークを挟んで降下するダイクッションの動作制御方法であって、
前記ダイクッションの上下位置と、加工されたワークをプレス機械から取り出すための出側ワーク搬送装置におけるワークを把持する把持部の上下位置とを検出し、
前記ダイクッションの上下位置と前記把持部の上下位置の検出データに基づいて、前記把持部がワークを把持して上昇する間、前記ダイクッションを、前記上面と前記把持部との上下方向の距離が所定値以上を保つように上昇させる、ことを特徴とするダイクッションの動作制御方法。
【請求項５】
前記ダイクッションの前記上面と前記出側ワーク搬送装置の把持部との上下方向の距離が所定値以下となった場合、前記ダイクッションを停止し又は降下させることを特徴とする請求項４記載のダイクッションの動作制御方法。
【請求項６】
加工したワークが取り出された後、前記ダイクッションが上昇する際に上昇速度を途中で低下させ、未加工のワークをプレス機械に搬入するための入側ワーク搬送装置から前記ダイクッションにワークが投下される時点において前記ダイクッションを前記の低下した速度で上昇中とすることを特徴とする請求項４記載のダイクッションの動作制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１４９３４６（Ｐ２００８−１４９３４６Ａ）
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３９２９１（Ｐ２００６−３３９２９１）
【出願日】平成１８年１２月１８日（２００６．１２．１８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３日（２００８．７．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１８日（２００６．１２．１８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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