(57)【要約】【課題】金型の破損や不良品の生産を抑制可能なプレス装置を提供すること。【解決手段】本発明にかかるプレス装置１は、ワークＷをプレス加工する上型１２及び下型１１と、下型１１内に配設され、ワークＷの離型時に上型１２の上昇と連動し、ワークＷを押し上げ離型させる本体部１３ａおよび下型１１に接触する接触部１３ｂを有するリフター１３と、下型１１とリフター１３との接触を検知する検知手段１４と、を備え、検知手段１４が取得した結果を用いて、プレス加工の停止要否を判断する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークをプレス加工する上型及び下型と、
前記下型内に配設され、前記ワークの離型時に前記上型の上昇と連動し、前記ワークを押し上げ離型させる本体部および前記下型に接触する接触部を有するリフターと、
前記下型と前記リフターとの接触を検知する検知手段と、を備え、
前記検知手段が取得した結果を用いて、プレス加工の停止要否を判断する、
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】
上型と下型を備える金型を用いてワークをプレス加工するプレス装置が知られている。特許文献１には、ワークを下型から離間させるリフター（はね出し機構）を下型の内部に備えるプレス成形装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１１３６２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
リフターを備えるプレス成形装置を用いてワークを加工する場合、リフターが下型と接触する際に、破損することがある。破損したリフターにワークが引っかかるとワークが撓み、当該ワークをプレスする金型の破損や、不良品が生産されるおそれがあるという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、金型の破損や不良品の生産を抑制可能なプレス装置を提供するものである。
【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、
ワークをプレス加工する上型及び下型と、
前記下型内に配設され、前記ワークの離型時に前記上型の上昇と連動し、前記ワークを押し上げ離型させる本体部および前記下型に接触する接触部を有するリフターと、
前記下型と前記リフターとの接触を検知する検知手段と、を備え、
前記検知手段が取得した結果を用いて、プレス加工の停止要否を判断する。
【０００７】
本発明に係るプレス装置では、検知手段が取得した結果を用いて、プレス加工の停止要否を判断する。よって、金型の破損や不良品の生産を抑制できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、金型の破損や不良品の生産を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態にかかるプレス装置を示す正面断面図である。
【図２】実施の形態にかかるプレス装置が備える検知手段として用いることができる機器の配置例を示す正面断面図である。
【図３】実施の形態にかかるプレス装置が備えるリフターの変形例を示す正面断面図である。
【図４】実施の形態にかかるプレス装置の、ワークのプレス加工後の一連の動作を示すフローチャートである。
【図５Ａ】実施の形態にかかるプレス装置が備えるリフターが上昇を開始した様子を示す正面断面図である。
【図５Ｂ】実施の形態にかかるプレス装置が備えるリフターが下型と接触した様子を示す正面断面図である。
【図５Ｃ】実施の形態にかかるプレス装置の上型が上昇する様子を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の具体的な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、図に示した右手系ｘｙｚ座標は、構成要素の位置関係を説明するための便宜的なものである。特に言及のない限り、ｚ軸プラス向きが鉛直上向きである。また、ｘｙ平面が水平面である。
【００１１】
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態にかかるプレス装置を示す正面断面図である。図１に示すように、本実施の形態にかかるプレス装置１は、下型１１及び上型１２と、下型１１内に配設されたリフター１３及び検知手段１４と、を備える。図１は、下型１１と上型１２によって、ワークＷがプレス加工された状態であり、リフター１３が最も下降した状態を示している。リフター１３が最も下降した位置を、下死点とする。下死点のリフター１３の上面（ｚ軸正側のｘｙ平面）は、下型１１の上面（ｚ軸正側のｘｙ平面）と略同一面となるように配置されることが好ましい。プレス装置１の具体例としては、サーボプレス、メカプレス、油圧プレスなどである。
【００１２】
図１に示すように、下型１１と上型１２とは対になっている金型であり、ワークＷに圧力を加えることによって、ワークＷをプレス加工する。より具体的には、下型１１は、ワークＷの下面（ｚ軸負側のｘｙ平面）と接し、ワークＷの下面を加工する。上型１２は、ワークＷの上面（ｚ軸正側のｘｙ平面）と接し、ワークＷの上面を加工する。
【００１３】
本実施の形態における加工対象であるワークＷは、下型１１及び上型１２によって高速加工されるものも低速加工されるものも含む。「高速加工」とは、例えば、ＳＰＭ（Shots per minutes、１分あたりのプレス回数）が２００以上（０．３０秒以下／１プレス）の場合である。また、ワークＷを加工する際のパッドストロークの大小は問わない。「パッドストロークが大きい」場合とは、上型１２の昇降幅が大きい場合を指す。「パッドストロークが小さい」場合とは、上型１２の昇降幅が小さい場合を指し、例えば３ｍｍ程度である。プレス加工されたワークＷの具体例は、リードフレームなどの電子部品、モータコア、熱交換器、歯車、シート燃料電池（ＦＣ）セパレータのアノード及びカソード、フィルム、並びにサイドメンバー、ドア等の車両外板部品（数〜数十秒程度／１プレス）などであるが、これらはあくまで一例であり、これらに限定されない。ワークＷは、プレス加工によって加工されるものであればよい。
【００１４】
下型１１は、下型１１内に配設されたリフター１３及び検知手段１４をさらに備える。
下型１１の内部には、リフター１３が最も上昇した際に、リフター１３の外形に沿うような形状であり、リフター１３が上昇するための駆動部１３ｃを配置可能な空間１１ａが形成されている。当該空間１１ａに、リフター１３が配置される。リフター１３が最も上昇した位置を、上死点とする。
【００１５】
リフター１３は下型１１内を昇降、又は、上下方向の摺動が可能である。リフター１３は、ワークＷを下型１１から離型させ支持する。リフター１３の材料は、ワークＷを押し上げた状態で支持可能であり、下型１１の内部と接触した際に容易に破損しない強度を有する材料であればよく、任意の材料に適宜選択可能である。例えば、リフター１３の材料として、金型と同様の材質や、ゴム製のものを用いることができる。
【００１６】
リフター１３は、本体部１３ａ、接触部１３ｂ及び駆動部１３ｃを備える。
リフター１３は、ワークＷの下型１１からの離型時に上昇する上型１２と連動して、上昇する。リフター１３の本体部１３ａの上面がワークＷを押し上げ、ワークＷを下型１１から離型させる。本体部１３ａの形状は、例えば、円柱状や、角柱状のものを用いることができる。リフターとしては、ワークＷを押し上げる位置の位置決めを行うガイドを備える、ガイドリフターを用いてもよい。
【００１７】
接触部１３ｂは、本体部１３ａから突出した凸部である。リフター１３の上死点において、接触部１３ｂの上面が、下型１１の内面１１ｂと接触する。一例として、図１に示すように、正面視で本体部１３ａからｘ軸正負の両方向に突出した凸部を有する接触部１３ｂを用いることができる。
【００１８】
駆動部１３ｃは、本体部１３ａ及び接触部１３ｂを、下型１１内を昇降させる駆動源である。駆動部１３ｃは、ワークＷを押し上げ支持できる程度のヤング率を有することが好ましい。より具体的には、例えば、シリンダー、ばね、ガス、ウレタン、ゴム等を駆動部１３ｃとして用いることができる。
【００１９】
図１に示すように、検知手段１４は、図１の一点鎖線で示す検知手段１４の領域のいずれかに配置される。検知手段１４の例は、図２を用いて後述する。
検知手段１４は、リフター１３が上死点に達する度、下型１１の内面１１ｂとリフターの接触部１３ｂとの接触情報を取得することができる。また、検知手段１４は、加工速度が高速の場合であっても低速の場合であっても、パッドストローク（リフターストローク）が大きい場合であっても小さい場合であっても、下型１１の内面１１ｂとリフターの接触部１３ｂとの接触情報を取得することができる。当該取得した情報を用いて、以下の（１）〜（３）のいずれかであるかを、例えば制御部（不図示）を用いて判断することができる。
（１）リフター１３が上死点まで正常に上昇し、接触部１３ｂの上面と下型１１の内面１１ｂとが正常に接触している場合。なお、リフター１３の上昇が正常であるとする範囲は、任意に設定可能である。
（２）リフター１３が上死点より上まで上昇し、接触部１３ｂの上面が下型１１の内面１１ｂに正常時より強く接触している場合。
（３）リフター１３が上死点に達しておらず、接触部１３ｂの上面が下型１１の内面１１ｂに接触していない場合。
【００２０】
図２は、実施の形態にかかるプレス装置が備える検知手段として用いることができる機器の配置例を示す正面断面図である。図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す検知手段１４ａ〜１４ｄは、検知手段１４の具体例である。上述の通り、検知手段１４は、リフター１３が上死点に達した際に、下型１１の内面１１ｂとリフターの接触部１３ｂとの接触情報を取得することができればよく、以下の例に限定されるものではない。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、検知手段１４ａとして、圧力計を用いることができる。圧力計は、例えば、下型１１の、リフター１３の接触部１３ｂと接触する内面１１ｂに埋め込むように配置することができる。圧力計は、リフター１３が上死点に達した際に、下型１１の内面１１ｂと、接触部１３ｂの上面との間にかかる圧力を取得できる。なお、圧力計は、例えば接触部１３ｂの、下型１１の内面１１ｂと接触する上面部分に埋め込むように配置してもよい。
【００２２】
図２（ｂ）に示すように、検知手段１４ｂとして、変位センサ又はカメラを用いることができる。変位センサ又はカメラは、例えば、接触部１３ｂの情報を取得できる位置に配置することができる。変位センサ又はカメラは、下型１１の内面１１ｂと、接触部１３ｂの上面との間に形成される打痕や、下型１１及び接触部１３ｂの少なくとも一方に形成される亀裂などの形状の変化を取得することができる。また、接触部１３ｂの寸法の変化を取得することができる。
【００２３】
図２（ｃ）に示すように、検知手段１４ｃとして、熱電対を用いることができる。熱電対は、例えば、接触部１３ｂの下面側に配置することができる。熱電対は、リフター１３が破断した場合に発生する熱を赤外線を用いて取得することができる。なお、熱電対は、例えば接触部１３ｂの上面近くに配置してもよいし、下型１１の内面１１ｂに近い位置に配置してもよい。
【００２４】
図２（ｄ）に示すように、検知手段１４ｄとして、音響センサを用いることができる。音響センサは、例えば、下型１１の空間１１ａのいずれかの場所に配置することができる。音響センサは、下型１１の内面１１ｂとリフター１３の接触部１３ｂの上面との接触音を取得することができる。
【００２５】
他にも、検知手段１４の具体例として、不図示であるが、例えば磁場センサを用いることができる。磁場センサを用いた場合、非接触で、下型１１の内面１１ｂとリフター１３の接触部１３ｂの上面との接触距離の変化を、磁界変化によって取得することができる。上述のように、例えば検知手段１４として非接触型のものを用いる場合は、リフター１３が上死点に達する度ではなく、ある所定の回数ごとに検知するように設定することも可能である。
【００２６】
ここで、図３を用いて、図１のリフター１３の変形例について説明する。図３は、実施の形態にかかるプレス装置が備えるリフターの変形例を示す正面断面図である。プレス装置２のリフター２３は、ワークＷを下型２１から離型させる際に、ワークＷを押し上げた状態で支持可能な本体部２３ａを有する。また、リフター２３の上死点において、下型２１の内面２１ｂと接触する凸部である接触部２３ｂを有するものであればよい。例えば、図３に示すように、正面視で、凸部が本体部２３ａからｘ軸正負方向のいずれか一方に突出した接触部２３ｂを用いることができる。また、不図示であるが、例えば、本体部が平面視で略円形状の場合、接触部も同様の形状、例えば本体部より大きな略円状とすることもできる。また、例えば、本体部が平面視で略矩形状の場合、接触部も同様の形状、例えば本体部より大きな略矩形状とすることもできる。
【００２７】
次に、図４、図５Ａ〜図５Ｃを用いて、本実施の形態にかかるプレス装置の一連の動作について説明する。図４は、実施の形態にかかるプレス装置の、ワークのプレス加工後の一連の動作を示すフローチャートである。以下、ワークに対するプレス加工が行われた後、プレス装置からワークを離型させる一連の流れについて説明する。
【００２８】
図４に示すように、まず、上型の上昇と連動して、下型のリフターの上昇を開始する（ステップＳ１）。次に、リフターが下型と接触する（ステップＳ２）。次に、検知手段によって、リフターと下型との接触情報を取得する（ステップＳ３）。そして、検知手段が取得した値が所定の範囲内の場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、次のワークをセットする（ステップＳ５）。なお、検知手段が取得した値に変化がある場合（ステップＳ４：ＮＯ）、異常を検知したとして、プレス加工を停止する（ステップＳ６）。
【００２９】
以下、図４のフローチャートの一部に対応する図５Ａ及び図５Ｂを参照しつつ、各ステップについて詳細に説明する。
【００３０】
＜ステップＳ１：リフター上昇開始＞
図５Ａは、実施の形態にかかるプレス装置が備えるリフターが上昇を開始した様子を示す正面断面図である。図５Ａに示すように、上型１２が白抜き矢印方向（ｚ軸正方向）に上昇する。上型１２の上昇と連動して上昇するリフター１３が、プレス加工されたワークＷを押し上げ、ワークＷを下型１１から離型させる。
【００３１】
＜ステップＳ２：リフターが下型と接触＞
図５Ｂは、実施の形態にかかるプレス装置が備えるリフターが下型と接触した様子を示す正面断面図である。図５Ｂでは、リフター１３が上死点に達し、リフター１３の接触部１３ｂの上面と、下型１１の内面１１ｂとが接触している。
【００３２】
＜ステップＳ３：検知手段による接触情報の取得＞
次に、検知手段１４を用いて、リフター１３の接触部１３ｂの上面と、下型１１の内面１１ｂとの接触情報を取得する。前述の通り、検知手段１４として用いる機器は、適宜選択可能である。
【００３３】
＜ステップＳ４：取得した値の判断＞
取得した値が所定の範囲内の場合は（ステップＳ４：ＹＥＳ）、次のワークをセットする（ステップＳ５）。一方、取得した値が所定の範囲内ではない場合は（ステップＳ４：ＮＯ）、異常を検知したとして、プレス加工を停止する（ステップＳ６：プレス加工停止）。ここで、所定の範囲とは、接触が過剰又は不足していると判断するための範囲である。次のワークのプレス加工に影響が無い程度の変化の範囲内であれば、ワークの所望の加工精度に応じて、所定の範囲は適宜設定可能である。すなわち、実際に異常が生じている場合に、プレス加工を停止させることも可能であるし、取得した値から異常が生じるおそれがあると判断できる場合は、異常が生じる前にプレス加工を停止させることも可能である。
【００３４】
＜ステップＳ５：次のワークをセット＞
図５Ｃは、実施の形態にかかるプレス装置の上型が上昇する様子を示す正面断面図である。加工されたワークＷは、リフター１３によって押し上げられた状態である。上型１２を上昇させ、加工されたワークＷを取り出し、次のワークＷをセットする。ステップＳ１へ戻り、一連の工程を繰り返す。
【００３５】
＜ステップＳ６：プレス加工停止＞
ステップＳ４にて異常を検知した場合、プレス加工を停止する。ここで「停止」は、異常を検知したと同時にプレス加工を停止する場合と、数ストローク後に停止する場合の両方を含む。数ストローク後に停止させる場合、不良品を多量に生産し続けない程度であれば、作業者が任意の停止タイミングに設定することができる。
【００３６】
従来、リフターを備えるプレス成形装置を用いてワークを加工する場合、リフターが下型と接触する際に、破損することがあった。破損したリフターにワークが引っかかるとワークが撓み、当該ワークをプレスする金型の破損や、不良品が生産されるおそれがあるという問題があった。
【００３７】
これに対し、本実施の形態にかかるプレス装置は、下型とリフターとの接触を検知する検知手段を備える。検知手段は、リフターに加わるエネルギーや変位を取得することができる。検知手段が取得した結果を用いて、プレス加工の停止要否を判断することができる。したがって、リフターが下型と接触して破損が生じた場合や、リフターの破損のおそれがある場合に、プレス加工を停止させることができる。よって、リフターの破損に起因する金型の破損や不良品の生産を抑制することができる。
【００３８】
また、発明者らは、次の問題も見出した。リフターが下型に接触する際の衝突エネルギー（運動エネルギー）は、１／２×質量（ｍ）×速度ｖ２（１／２ｍｖ2）である。例えば、サーボプレスのような加速度を変化させることができるタイプのプレス装置を用いる場合、高速加工及び低速加工のいずれの場合も、プレス加工後の上型の上昇を、加速させながら行う場合がある。リフターは、上型の上昇と連動して上昇するため、上型が加速しながら上昇すると、リフターも加速しながら上昇する。すなわち、リフターの上昇に伴い速度が上がるため、リフターの下型への衝突エネルギーが増大するという問題がある。また、高速加工では、パッド（上型）ストロークが小さい。すなわちリフターストロークも小さくなる。つまり、高速加工の場合は、リフターが高速で移動し、リフターストロークも小さいため、リフターが破損した場合であっても、目視による確認が困難である。一方低速加工では、パッド（上型）ストロークが大きい。すなわちリフターストロークも大きくなる。パッドストロークが大きいと、上型の上昇を加速させながら行う場合、パッドストロークが小さい場合に比べ、より加速した状態で上昇することになる。また、パッドやリフターを駆動させる駆動源や駆動力が、パッドストロークが小さい場合に比べて大きい。したがって、リフターの下型への衝突エネルギーは増大するという問題がある。このように、サーボプレスのような加速度を変化させることができるタイプのプレス装置を用いる場合も、リフターの破損に起因する金型の破損や不良品の生産が生じるおそれがある。
【００３９】
これに対し、本実施の形態にかかるプレス装置は、リフターが上死点に達する度に、検知手段を用いることによって下型とリフターとの接触を検知することができる。したがって、リフターストロークが小さく、目視が困難な高速加工を行う場合であっても、リフターストロークが大きく、衝突エネルギーが増大するような低速で加工を行う場合であっても、下型とリフターとの接触部分における異常を検知することができる。さらに、本実施の形態にかかるプレス装置は、リフターが上死点に達したときに、異常を検知することが可能であるため、リフターを次の加工のために下降させる前にリフターの異常の有無を検知することができる。よって、本実施の形態にかかるプレス装置は、リフターの破損に起因する金型の破損や不良品の生産を抑制することができる。また、例えば積層コアなど、積層して一体化した場合に良品か否か判断がつきにくい製品を製造する場合であっても、本実施の形態にかかるプレス装置は、下型とリフターとの接触部分における異常を検知することができるため、不良品が多量生産されることを抑制できる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１、２  プレス装置
１１、２１  下型
１１ａ  空間
１１ｂ  内面
１２  上型
１３、２３  リフター
１３ａ、２３ａ  本体部
１３ｂ、２３ｂ  接触部
１３ｃ、２３ｃ  駆動部
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ  検知手段
Ｗ  ワーク
【図１】
2020142243.tif 000003
【図２】
2020142243.tif 000004
【図３】
2020142243.tif 000005
【図４】
2020142243.tif 000006
【図５Ａ】
2020142243.tif 000007
【図５Ｂ】
2020142243.tif 000008
【図５Ｃ】
2020142243.tif 000009