(57)【要約】【課題】  簡単な構成で精密なプレス加工を可能にし、バリや粉塵ひび割れの発生もないプレス装置とその駆動方法を提供する【解決手段】  プレス加工を行う上型４０を駆動するトグル機構１２，１４を備え、トグル機構１２，１４を駆動するプレス用モータ１６と、トグル機構１２，１４のトグルアーム２５，２６，２７，２８の移動に連動するとともに上型４０の移動に直結した当接部材７４と、当接部材７４の位置を検知するリニア位置センサ７０と、リニア位置センサ７０からの信号によりプレス用モータ１６を停止させる制御手段とを備える。上型４０と下型４４の両方に互いに対向した対向切断部４０ａ，４４ａを設ける。各対向切断部４０ａ，４４ａが接触しない近接対向状態で、リニア位置センサ７０からの信号により制御手段が上型４０の移動を停止させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス加工を行う上型を駆動するトグル機構を備えたプレス装置において、前記トグル機構を駆動する駆動装置と、前記トグル機構のトグルアームの移動に連動するとともに前記上型の移動に直結した当接部材と、この当接部材の位置を検知する位置センサと、この位置センサからの信号により前記駆動装置を停止させる制御手段とを備え、前記上型と下型の両方に互いに対向した対向切断部を設け、前記上型と下型の各対向切断部が接触しない近接対向状態で、前記位置センサからの信号により前記制御手段が前記上型の移動を停止可能としたことを特徴とするプレス装置。
【請求項２】
プレス時における前記上型と下型の近接対向時に、前記上型と下型の対向切断部近傍に位置した被加工物切断面を加熱する加熱手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のプレス装置。
【請求項３】
前記加熱手段は、前記上型と下型の対向切断部が非接触状態で、前記被加工物切断面を高周波加熱装置により加熱するものであることを特徴とする請求項２記載のプレス装置。
【請求項４】
前記加熱手段は、前記上型と下型の対向切断部で通電することにより、前記被加工物切断面を加熱するものであることを特徴とする請求項１記載のプレス装置。
【請求項５】
プレス加工を行う上型を、トグル機構を用いて駆動するプレス装置の駆動方法において、前記トグル機構を駆動する駆動装置と、前記トグル機構のトグルアームの移動に連動するとともに前記上型の移動に直結した当接部材の位置を検知する位置センサと、前記上型と下型の両方に互いに対向する対向切断部を設け、プレス加工時に、前記上型と下型の各対向切断部が接触しない近接対向状態で、前記位置センサからの信号により前記上型の移動を停止させて被加工物の加工を行うことを特徴とするプレス装置の駆動方法。
【請求項６】
前記トグル機構のトグルアームの移動に連動するとともに前記上型の移動に直結した当接部材を備え、この当接部材の位置をリニア位置センサにより検知し、この検知した信号による前記当接部材の位置の実測値を基に、前記上型と下型を近接位置で停止させるとともに、その対向切断部間の被加工物切断面を加熱し、表面を溶融することを特徴とする請求項５記載のプレス装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下の金型を使用して、所望の材料を打ち抜き、切断または塑性加工等するプレス装置とその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、比較的小型で構造が簡単なプレス装置としてトグル機構を利用したものが用いられている。このトグル機構を利用したプレス装置は、特許文献１〜３に開示されているように、偏心カムを形成する円板の互いに１８０°反対側に設けられたピンに、一対のクランクアームが軸支され、各クランクアームの他端が各々一対のトグルアームの揺動連結ピンに軸支されている。そして、各トグルアームの他端は、一方が固定ピンに軸支され、他方の端部が上下に摺動する連動部材の基端部に軸支されている。各連動部材はその先端部が上型の両側部に連結され、トグルアームの揺動により上型を上下動させるものである。
【特許文献１】特開平９−１２２７７０号公報
【特許文献２】特開２００１−２３９３９８号公報
【特許文献３】特開２００５−５９０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記従来の技術の場合、材料を打ち抜きまたは切断等の塑性加工を行うと、加工断面にバリが生じたり、加工粉塵が飛散していた。そのため、精密部品やクリーンルームでの作業においては、バリの処理や防塵対策等のために多くの設備を有し、設備コストがかさむ原因となっていた。
【０００４】
また、比較的硬い材料やもろい材料の場合、プレス加工による切断時に任意の方向に割れが進行し、プレス加工による打ち抜きができないものであった。従って、例えばアクリル板を所定形状に加工するには、切削加工による切り出しを行い、加工後の板を洗浄して切削屑を除去していた。しかし、切削加工は工数が掛かるとともにその後の洗浄にも工数及びコストがかかり、生産性の向上の妨げとなっていた。
【０００５】
この発明は、上記従来の技術の問題点に鑑み点されたもので、簡単な構成で精密なプレス加工を可能にし、バリや粉塵ひび割れの発生もないプレス装置とその駆動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】
【０００６】
この発明は、プレス加工を行う上型を駆動するトグル機構を備えたプレス装置であって、前記トグル機構を駆動する駆動装置と、前記トグル機構のトグルアームの移動に連動するとともに前記上型の移動に直結した当接部材と、この当接部材の位置を検知する位置センサと、この位置センサからの信号により前記駆動装置を停止させる制御手段とを備え、前記上型と下型の両方に互いに対向した切断刃である対向切断部を設け、前記上型と下型の各対向切断部が接触しない近接対向状態で、前記位置センサからの信号により前記制御手段が前記上型の移動を停止させるようにしたプレス装置である。
【０００７】
さらに、プレス時における前記上型と下型の近接対向時に、前記上型と下型の対向切断部近傍に位置した被加工物切断面を加熱する加熱手段を備えたものである。前記加熱手段は、前記上型と下型の対向切断部が非接触状態で、前記被加工物切断面を高周波加熱装置により加熱するものである。または、前記加熱手段は、前記上型と下型の対向切断部で通電することにより、前記被加工物切断面を加熱するものでも良い。
【０００８】
またこの発明は、プレス加工を行う上型を、トグル機構を用いて駆動するプレス装置の駆動方法であって、前記トグル機構を駆動する駆動装置と、前記トグル機構のトグルアームの移動に連動するとともに前記上型の移動に直結した当接部材の位置を検知する位置センサと、前記上型と下型の両方に互いに対向する対向切断部を設け、プレス加工時に、前記上型と下型の各対向切断部が接触しない近接対向状態で、前記位置センサからの信号により前記上型の移動を停止させて被加工物の加工を行うプレス装置の駆動方法である。
【０００９】
また、前記トグル機構のトグルアームの移動に連動するとともに前記上型の移動に直結した当接部材を備え、この当接部材の位置をリニア位置センサにより検知し、この検知した信号による前記当接部材の位置の実測値を基に、前記上型と下型を近接位置で停止させるとともに、その対向切断部間の被加工物切断面を加熱し、表面を溶融するプレス装置の駆動方法である。
【発明の効果】
【００１０】
この発明のプレス装置は、硬い材料やもろい材料、割れやすい材料でも、上型と下型の対向切断部により表裏から切り込みを入れて、割れの広がりを防いで綺麗に精密にプレス加工することができるものである。さらに、加熱手段により被加工物切断面を加熱し、表面をわずかに溶融することにより、加工時のバリや粉塵の発生を抑えることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１〜図５はこの発明の第一実施形態を示すものであり、この実施形態のプレス装置１０は、一対のトグル機構１２，１４を用いたプレス装置である。このプレス装置１０の中央部には、プレス動作を行うプレス用電動モータ１６が設けられ、電動のプレス用モータ１６の駆動軸に連動機構１８が接続され、トグル機構１２を動かすために回動する偏心カム２０が、連動機構１８に設けられている。
【００１２】
偏心カム２０は、その円板の互いに１８０°反対側に揺動ピン２１，２２が設けられ、揺動ピン２１，２２には、水平方向に配置された一対のクランクアーム２３，２４の一端部が軸支されている。クランクアーム２３の他端は、トグル機構１２の各トグルアーム２５，２６の揺動連結ピン３１に軸支され、クランクアーム２４の他端は、トグル機構１４の各トグルアーム２７，２８の揺動連結ピン３２に軸支されている。そして、トグルアーム２５，２７の各他端は、プレス装置１０の本体３０に設けられた固定ピン３３，３４に各々軸支されている。また、他方のトグルアーム２６，２８の各他端は、プレス装置１０の本体３０の側方に位置して、連動部材３５，３６の基端部に、揺動連結ピン３７，３８により各々軸支されている。連動部材３５，３６は上下方向に配置され、枠状の本体３０の図示しない固定部材にガイドされて上下に摺動する。
【００１３】
連動部材３５，３６の上端部は、上型４０の取付部材４１の両側部に各々固定されている。上型４０は、ガイド部材４２により上下方向にガイドされ、所定のストロークで往復動する。上型４０は、取付部材４１に対して水平になるように固定され、取付部材４１も正確に水平に位置するように連動部材３５，３６に固定されている。上型４０の下方の対面する位置には下型４４が、水平方向に進退する固定盤４６上に設けられ、本体３０に水平に取り付けられている。また、上型４０と下型４４には、互いに対向する位置に切断刃である対向切断部４０ａ，４４ａが設けられている。
【００１４】
固定盤４６は、２本のスライドレール４８が互いに平行に、本体３０に対いて前後方向に取り付けられている。スライドレール４８には、各々リニアスライダ５０が摺動自在に取り付けられ、リニアスライダ５０上に下型４４が固定され、上型４０と対向する位置と、固定盤４６の手前側に移動した退避位置との間を往復動可能に設けられている。
【００１５】
さらに、下型４４は、その取付部材の中央部下方に一対の取付部５６が突出し、取付部５６の下端には互いに平行に走行する一対のベルト５８の各々の両端部が連結されている。一対のベルト５８は、各々等しい長さで、各々一対のプーリ６０，６１間に無端ベルト状に掛け渡されている。本体３０の奥の方のプーリ６１は回転軸６２に固定され、回転軸６２の一端部がプーリ６４に固定され、プーリ６４は無端ベルト６６を介して電動の駆動モータ６８側の駆動プーリ６９と連結されている。
【００１６】
さらにこの実施形態のプレス装置１０は、プレス時における上型４０及び下型４４の近接対向時に、上型４０及び下型４４の対向切断部４０ａ，４４ａにより挟持した被加工物９４の切断面９４ａを加熱する加熱手段である高周波加熱装置９２を備えている。高周波加熱装置９２は、上型４０と下型４４の対向切断部４０ａ，４４ａが非接触状態で近接した被加工物９４の切断面９４ａを、高周波加熱により加熱し、切断表面を僅かに溶融し粉塵の発生等を防止するものである。
【００１７】
この実施形態のプレス装置１０の動作は、上型４０を取付部材４１に固定し、所定の被加工物を下型４４にセットする。そして、プレス加工時の上型４０の最下端の位置を、図示しない制御装置により設定する。この最下端の位置は、必ずしもトグル装置１２，１４の下死点ではなく、下死点近傍の手前の位置であり、上型４０のプレス動作に必要な位置の下端で、任意に設定し得る。
【００１８】
被加工物９４を下型４４にセットしてプレス装置１０を動作させると、駆動モータ６８が動作し、無端ベルト６６を介してプーリ６１を回転させ、一対のベルト５８を回動させる。これにより、下型４４がベルト５８とともに移動し、上型４０との対面位置へ進む。この後、駆動モータ６８が停止する。この停止位置は、上型４０と下型４４の対向切断部４０ａ，４４ａが互いに正確に対向するように、予め調節する。そして、プレス用モータ１６が作動し、偏心カム２０が一定の角速度で回動する。
【００１９】
偏心カム２０の揺動ピン２１，２２は、上型４０の上死点では、図１に示すように、右側のトグル機構１２につながったクランクアーム２３が軸支された揺動ピン２１が、図面左側に位置し、左側のトグル機構１４につながったクランクアーム２４が軸支された揺動ピン２２が、図面右側に位置する。ここで、上型４０の上死点では、クランクアーム２３，２４が水平になるが、トグル機構の特性として、クランクアーム２３，２４が水平な状態からトグル機構１２，１４を移動させようとすると、クランクアーム２３，２４に過大な力が掛かり、動きもスムーズでなくなる。このため、上型４０の上死点のわずかに手前で上型４０を停止させ、その状態からプレス用モータ１６を、退避方向とは逆回転であるプレス方向に回動させることにより、動き出しがスムーズになり、クランクアーム２３，２４等に無理な力が掛からない。
【００２０】
そして、プレス用モータ１６が回動して揺動ピン２１，２２の位置が移動するとともに、クランクアーム２３，２４の水平方向の位置が徐々に互いに離れる方向に移動する。これとともに、トグル機構１２，１４の一対のトグルアーム２５，２６及びトグルアーム２７，２８が、互いのなす角度を大きくするように揺動し、トグルアーム２６，２８の揺動連結ピン３７，３８が下方に移動し、トグルアーム２５，２６及びトグルアーム２７，２８の揺動連結ピン３３，３７間及び揺動連結ピン３４，３８間の間隔が広がる。
【００２１】
これにより、連動部材３５，３６を介して、上型４０が下方に移動する。これとともに、連動部材３５と一体に移動する当接部材７４が下方に移動し、プローブ７２に当接してプローブ７２を押し下げ、リニア位置センサ７０から位置情報が電気信号として制御装置に出力される。
【００２２】
ここで、このときの連動部材３５，３６の移動速度は、上型４０が上死点にある時の偏心カム２０の角度を０°すると、上型４０の下死点付近ではその角度がほぼ１８０°である。そして、揺動連結ピン３７の移動速度は、クランクアーム２３，２４及びトグルアーム２５，２６，２７，２８の幾何学的構成により、偏心カム２０の角度のｓｉｎ値のほぼ二乗に比例するため、偏心カム２０の回動角度が１８０°近傍では、偏心カム２０の回動速度に対して連動部材３５，３６は極めて低速で垂直方向に移動していることになる。従って、リニア位置センサ７０により位置を検知してプレス用モータ１６を停止させても、その応答遅れに対する高さ方向の位置のずれがほとんど無く、極めて精密な位置制御が可能となる。そして、上型４０の下死点近傍手前の任意の設定位置で、制御装置によりプレス用モータ１６を停止させ、上型４０と下型４４の対向切断部４０ａ，４４ａの近接対向位置で停止させることができる。
【００２３】
また、アクリル板等の割れやすい被加工物９２のプレス加工時や切断加工時には、上型４０と下型４４の対向切断部４０ａ，４４ａが所定間隔に達したところで上型４０を止めても、被加工物９２は対向切断部４０ａ，４４ａの対向位置で正確に破断が進行して分割される。さらに、同時にその近接対向時に、上型４０と下型４４の対向切断部４０ａ，４４ａ近傍の被加工物９４の切断面９４ａを、高周波加熱装置９２により加熱し、切断面９４ａを僅かに溶融して、バリや粉塵の発生を防止する。そして、加工終了後、プレス用モータ１６を逆転させ、上型４０は退避位置に戻る。
【００２４】
この実施形態のプレス装置１０によれば、トグル機構１２，１４を利用した簡単な駆動機構と、トグル機構１２，１４の特性を利用して、リニア位置センサ７０により極めて精密に位置を検知して高さ方向の位置を制御しているので、簡単な装置で高い位置制御が可能となり、上型４０と下型４４の切断刃である対向切断部４０ａ，４４ａの近接位置で確実に上型４０を停止させることができる。従って、硬い被加工物や脆い被加工物９２の切断や打ち抜きを、上型４０と下型４４の切断刃である対向切断部４０ａ，４４ａにより、被加工物９２の表裏から切り込みを入れて、割れが広がることなく綺麗に精度良く加工することができる。さらに、上型４０及び下型４４の対向切断部４０ａ，４４ａが正確に所定間隔になった状態で、高周波加熱装置９２により切断表面を僅かに溶融して、バリや粉塵の発生を防止し、クリーンな状態で所定の加工を行うことができる。これにより、プレス加工後のバリ取りや、クリーンルームでの防塵対策が不要となり、より効率的な加工が可能となる。
【００２５】
次にこの発明のプレス装置の第二実施形態について、図６，図７を基にして説明する。ここで、前記実施形態と同様の部材は同一符号を付して説明を省略する。この実施形態のプレス装置８０は、トグル機構１２，１４を、上型４０の上方に配置し、トグル機構１２，１４を駆動する連動機構１８、及びプレス用モータ１６もトグル機構１２，１４の上方に配置したものである。
【００２６】
この実施形態のトグルアーム２５，２７の各他端は、プレス装置１０の本体３０の上面部材８２の裏面に突設された垂下部材８３，８４に設けられた固定ピン３３，３４に各々軸支されている。また、他方のトグルアーム２６，２８の各他端は、プレス装置８０の本体３０の側方に位置して、上型４０の取付部材４１の軸支部材８５，８６に揺動連結ピン３７，３８により各々軸支されている。上型４０は、ガイド部材４２により上下方向にガイドされ、取付部材４１に対して水平になるように固定され、取付部材４１も正確に水平に位置するようにトグルアーム２６，２８の各他端に固定されている。
【００２７】
この実施形態のリニア位置センサ７０は、上型４０の取付部材４１の側方に位置し、取付部材４１に固定された当接部材９０に、プローブ７２が当接している。また、図示しない加熱装置を備え、被加工物の切断表面を僅かに溶融加工することができる。
【００２８】
この実施形態のプレス装置８０の動作も、前記実施形態と同様であり、加工時にバリや粉塵の発生を防止することができる。さらに、トグル機構１２，１４と上型４０との間の機構において、前記実施形態の連動機構３５，３６をなくし、トグルアーム２６，２８の各他端が軸支部材８５，８６を介して上型４０の取付部材４１に直接各々軸支されているので、部品点数が少なく構成が簡略化され、動作もより確実なものとすることができる。
【００２９】
なお、この発明のプレス装置は上記実施形態に限定されるものではなく、加熱手段は、前記上型と下型の対向切断部で近接させて通電することにより、挟持した前記被加工物切断面を加熱するものでも良い。さらに上記対向切断部でプラズマや放電を発生させて切断部表面を溶融しても良く、加熱手段は適宜選択し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の第一実施形態のプレス装置の正面方向の概略縦断面図である。
【図２】この実施形態のプレス装置の側面方向の縦断面図である。
【図３】この実施形態のプレス装置のリニア位置センサ取付部の拡大側面図である。
【図４】この実施形態のプレス装置の上型と下型の対向切断部と、その間の被加工物を示す概略断面図である。
【図５】この実施形態のプレス装置の上型と下型の対向切断部と被加工物を示す拡大概略断面図である。
【図６】この発明の第二実施形態のプレス装置の正面方向の概略縦断面図である。
【図７】この実施形態のプレス装置の側面方向の縦断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  プレス装置
１２，１４  トグル機構
１６  プレス用モータ
２０  偏心カム
２１，２２  揺動ピン
２３，２４  クランクアーム
２５，２６，２７，２８  トグルアーム
３０  本体
３１，３２，３７，３８  揺動連結ピン
３５，３６  連動部材
４０  上型
４４  下型
４０ａ，４４ａ  対向切断部
７０  リニア位置センサ
７２  プローブ
７４  当接部材
９２  高周波加熱装置
９４  被加工物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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