(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
保管部に載置されている金型を把持して、該金型をタレットの所望位置に移動させる金型自動交換装置において、
前記金型を把持する一対のアームと、
前記各アームと弾性体を介して接続され、前記金型を把持するクランパと、
前記各アームに接続され、正転時には前記各アーム間を狭め、逆転時には前記各アーム間を広げるネジと、
前記ネジを正転、及び逆転させるモータと、
前記モータによる回転を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記金型を把持する際には、前記アームの目標位置を設定して前記モータを正転させて前記クランパにより金型を把持し、
前記金型を開放する際には、金型を把持したときの前記アームの到達位置と前記目標位置の差分を求め、前記目標位置が前記到達位置と同一になるように目標位置を変更した後、前記モータを逆転させることを特徴とする金型自動交換装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記金型を把持する際には、前記モータのトルク制限を１００％未満に設定し、前記金型を開放する際には、前記モータのトルク制限を、把持時のトルク制限よりも大きく設定することを特徴とする請求項１に記載の金型自動交換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タレットパンチプレス装置に設けられ、金型を自動でタレットに装着する際に使用する金型自動交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、タレットパンチプレス装置においては、バッファタレットに装備している金型を、タレットに自動で装着するために、金型自動交換装置（ＡＴＣ；Auto Tool Changer）が設けられている（例えば、特許文献１参照）。図５は、従来における金型自動交換装置の構成を示す説明図であり、ロボットアームの先端部に設けられるハンド１１により、保管部（例えば、バッファタレット）に保管されているダイ１７を把持して、タレットの所望の位置にセットする。
【０００３】
ハンド１１には２つのアーム１２ａ，１２ｂが設けられており、各アーム１２ａ，１２ｂにはネジ１３が螺合され、該ネジ１３はモータＭの出力軸に連結している。従って、モータＭを可逆的に回転駆動することにより、２つのアーム１２ａ，１２ｂの間隔を狭めたり、広げたりすることができる。ここでは、モータＭの正転時にアーム間隔が狭くなり、モータＭの逆転時にアーム間隔が広がることとする。
【０００４】
即ち、コントローラ２１（制御手段）の制御によりモータＭを正転させると、図６（ａ）に示すように左側のアーム１２ａは図中右方向に移動し、右側のアーム１２ｂは図中左方向に移動し、各アーム１２ａ，１２ｂ間の間隔が狭くなる。一方、モータＭを逆転させると、図６（ｂ）に示すように、左側のアーム１２ａは図中左方向に移動し、右側のアーム１２ｂは図中右方向に移動し、各アーム１２ａ，１２ｂ間の間隔が広くなる。
【０００５】
また、モータＭは、コントローラ２１の制御下で作動し、且つモータＭには回転数を検出するためのエンコーダ２２が取り付けられている。更に、各アーム１２ａ，１２ｂには、それぞれバネ１６ａ，１６ｂを介してクランパ１５ａ，１５ｂが設けられている。
【０００６】
そして、ダイ１７をタレット内の所望部位にセットする際には、２つのクランパ１５ａ，１５ｂがダイ１７の両端に位置するようにハンド１１を移動させ、この状態でモータＭを正転させる。すると、アーム１２ａ，１２ｂの間隔が徐々に狭くなり、やがては、クランパ１５ａ，１５ｂがダイ１７の側面と接触する。その後更にモータＭを正転させると、バネ１６ａ，１６ｂが付勢されてダイ１７をバネ１６ａ，１６ｂの付勢力により把持することができる。
【０００７】
実際にダイ１７を把持する際には、ダイ１７を必要以上の力で把持しないように、コントローラ２１は、モータＭのトルク制限を最大トルクの２０％程度に設定する。いま、ダイ１７の横幅が４４ｍｍである場合には、コントローラ２１は、アーム１２ａ，１２ｂの目標位置を、例えば４０ｍｍに設定する。すると、図７（ａ）に示すように、コントローラ２１の制御によりモータＭが正転し、クランパ１５ａ，１５ｂの間隔が狭くなり、クランパ１５ａ，１５ｂの間隔が４４ｍｍとなった位置で、該クランパ１５ａ，１５ｂがダイ１７の側面に接触する。
【０００８】
また、上記したようにアーム１２ａ，１２ｂは、目標位置が４０ｍｍに設定されているので、図７（ｂ）に示すように、クランパ１５ａ，１５ｂがダイ１７に接触した後においても各アーム１２ａ，１２ｂの間隔が狭まる方向に移動する。このため、バネ１６ａ，１６ｂが付勢し、この付勢力によりダイ１７を強固に把持することとなる。その後、間隔が４１ｍｍとなった位置でバネの付勢力と２０％駆動のモータトルクがバランスすると、この位置でアーム１２ａ，１２ｂは停止する。
【０００９】
この状態で、コントローラ２１はダイ１７をタレット内の所望の位置まで搬送し、搬送した位置でモータＭを逆転させることにより、バネ１６ａ，１６ｂによる付勢力を解除してクランパ１５ａ，１５ｂからダイ１７を取り外す。
【００１０】
ところが、ダイ１７をクランパ１５ａ，１５ｂで把持する際には、ネジ１３とアーム１２ａ，１２ｂとの間の動摩擦係数による摩擦力で把持したが、取り外す際にはネジ１３とアーム１２ａ，１２ｂとの間の静止摩擦係数によりアーム１２ａ，１２ｂを駆動させることとなり、静止摩擦係数の方が動摩擦係数よりも大きいので、図７（ｃ）に示すように、モータＭを逆転させた際に、モータトルクが静止摩擦係数にうち勝つことができず、モータＭが回転しないことがあり得る。
【００１１】
このため、静止摩擦係数よりも強い力で駆動させようとして、モータＭのトルク制限を２０％よりも大きい数値（例えば、１００％）に再設定すると、図７（ｂ）に示したように、アーム１２ａ，１２ｂの目標位置と到達位置が相違しているので、モータＭは、図７（ｄ）に示すように、一旦アーム１２ａ，１２ｂ間の距離が４０ｍｍになるように、クランパ１５ａ，１５ｂを内側に移動させる方向にモータＭを正転させてしまう。
【００１２】
従って、クランパ１５ａ，１５ｂによりダイ１７を１００％のトルクで把持してしまうこととなり、ダイ１７に大きな力を加えてしまうという問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−１７８０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上述したように、従来における金型自動交換装置では、モータＭのトルク制限を２０％にした状態で、２つのクランパ１５ａ，１５ｂを用いてダイ１７を把持する際に、動摩擦係数と静止摩擦係数との相違により、クランパ１５ａ，１５ｂからダイ１７を取り外す際に、モータＭが回転せずにダイ１７を取り外すことができなくなることが発生する。そして、これを回避するために、クランパ開放時にモータＭのトルク制限を増大させると、クランパ１５ａ，１５ｂの間隔を狭める方向にモータＭが回転する場合があり、この力によりダイ１７に過大な力が加えられてしまうという問題が発生していた。
【００１５】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、クランパにより把持した金型に無理な力を加えること無く取り外すことができる金型自動交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、保管部に載置されている金型を把持して、該金型をタレットの所望位置に移動させる金型自動交換装置において、前記金型を把持する一対のアームと、前記各アームと弾性体を介して接続され、前記金型を把持するクランパと、前記各アームに接続され、正転時には前記各アーム間を狭め、逆転時には前記各アーム間を広げるネジと、前記ネジを正転、及び逆転させるモータと、前記モータによる回転を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記金型を把持する際には、前記アームの目標位置を設定して前記モータを正転させて前記クランパにより金型を把持し、前記金型を開放する際には、金型を把持したときの前記アームの到達位置と前記目標位置の差分を求め、前記目標位置が前記到達位置と同一になるように目標位置を変更した後、前記モータを逆転させることを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、前記金型を把持する際には、前記モータのトルク制限を１００％未満に設定し、前記金型を開放する際には、前記モータのトルク制限を、把持時のトルク制限よりも大きく設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る金型自動交換装置では、アームの目標位置を設定し、モータを正転させて各アームの間隔を狭めて金型（例えば、ダイ１７）を把持した後、各アームの到達位置と目標位置との差分を求めこの差分がゼロとなるようにアームの目標位置を変更する。その後、モータを逆転させて金型を開放する。このため、アームの間隔を広げる際に、アームが内側に移動して金型に強い力が加えられるというトラブルの発生を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る金型自動交換装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る金型自動交換装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係る金型自動交換装置で、把持したダイを開放するときの動作を示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る金型自動交換装置で、把持したダイが開放されたときの様子を示す説明図である。
【図５】従来における金型自動交換装置の構成を示す説明図である。
【図６】従来における金型自動交換装置の、アームの移動方向を示す説明図である。
【図７】従来における金型自動交換装置で、ダイを把持してから開放するまでの様子を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る金型自動交換装置の構成を示す説明図である。図１に示すように、この金型自動交換装置は、２つのアーム１２ａ，１２ｂを備えたハンド１１と、アーム１２ａ，１２ｂと螺合するネジ１３と、出力軸がネジ１３に連結されるモータＭと、モータＭの回転数を検出するエンコーダ２２と、モータＭの駆動を制御するコントローラ２１と、を備えている。
【００２１】
更に、各アーム１２ａ，１２ｂの内側に設けられたバネ１６ａ，１６ｂ（弾性体）と、各バネ１６ａ，１６ｂの先端に設けられたクランパ１５ａ，１５ｂを備えている。
【００２２】
そして、モータＭを正転させることにより、ネジ１３が正転して該ネジ１３に螺合された各アーム１２ａ，１２ｂが内側に移動する。反対に、モータＭを反転させることにより、ネジ１３が反転して該ネジ１３に螺合された各アーム１２ａ，１２ｂが外側に移動する。従って、ダイ１７を挟む位置に２つのクランパ１５ａ，１５ｂを移動させ、この位置でモータＭを正転させることにより、ダイ１７を把持することができる。その後、ダイ１７をタレット内の所望の位置に移動させ、この位置でモータＭを反転させることにより、ダイ１７の把持を開放して該ダイ１７をタレット内の所望位置にセットすることが可能となる。
【００２３】
次に、本実施形態に係る金型自動交換装置の動作を、図２に示すフローチャートを参照して説明する。初めに、ステップＳ１１において、コントローラ２１は、モータＭのトルク制限を２０％（１００％未満の数値）に設定する。
【００２４】
ステップＳ１２において、コントローラ２１は、例えば、アーム１２ａ，１２ｂの目標位置を４０ｍｍに設定し、ネジ１３を正転させる。その結果、図１に示したアーム１２ａは図中右方向に移動し、アーム１２ｂは図中左方向に移動する。即ち、２つのアーム１２ａ，１２ｂの間隔が狭くなる方向に移動する。
【００２５】
その結果、アーム１２ａ，１２ｂが内側に移動するので、クランパ１５ａ，１５ｂが徐々に内側に移動してダイ１７の側面に接触し、更に、アーム１２ａ，１２ｂが内側に移動すると、バネ１６ａ，１６ｂが付勢される。従って、ダイ１７は、クランパ１５ａ，１５ｂに加えられるバネ１６ａ，１６ｂの付勢力によって把持されることとなる。そして、モータＭの駆動力とバネ１６ａ，１６ｂの付勢力がバランスした点でアーム１２ａ，１２ｂの移動が停止する。
【００２６】
ステップＳ１３において、コントローラ２１は、アーム１２ａ，１２ｂの到達位置と、目標位置との差分を求める。即ち、アーム１２ａ，１２ｂの到達位置は、エンコーダ２２により検出されるモータＭの回転数に基づいて求めることができるので、この到達位置と目標位置との差分を算出する。例えば、到達位置が４１ｍｍであり、目標位置が４０ｍｍである場合には、その差分は１ｍｍとなる。
【００２７】
ステップＳ１４において、コントローラ２１は、目標位置と到達位置が等しくなるように目標位置を変更する。この場合には、到達位置が４１ｍｍであるので、目標位置を４０ｍｍから４１ｍｍに変更する処理を行う。
【００２８】
ステップＳ１５において、コントローラ２１は、モータＭのトルク制限を１００％に変更する。
【００２９】
ステップＳ１６において、コントローラ２１は、モータＭを逆転させる。この際、目標位置と到達位置が一致しているので（ともに４１ｍｍとなっているので）、従来のように、モータＭが正転することはない。従って、モータＭはトルク制限１００％で逆転することになる。その後、目標位置を例えば４８ｍｍに設定する。その結果、ネジ１３が逆転するので、アーム１２ａ，１２ｂはその間隔が広がる方向に移動する。即ち、図３に示すように、アーム１２ａは図中左方向に移動し、アーム１２ｂは図中右方向に移動する。この際、モータＭのトルク制限が１００％とされていることにより、各アーム１２ａ，１２ｂとネジ１３との間の静止摩擦係数に抗して移動することができる。即ち、図４に示すように、クランパ１５ａ，１５ｂからダイ１７を容易に開放することができる。
【００３０】
このようにして、本実施形態に係る金型自動交換装置では、アーム１２ａ，１２ｂを移動させてダイ１７を把持した後、アーム１２ａ，１２ｂの到達位置と目標位置との差分を求めこの差分がゼロとなるように目標位置を変更する。従って、アーム１２ａ，１２ｂの間隔を広げる際に、アーム１２ａ，１２ｂが内側に移動してダイ１７に強い力が加えられるというトラブルの発生を回避することができる。更に、トルク制限を２０％から１００％に変更することにより、把持したダイ１７を容易に開放して取り外すことが可能となる。
【００３１】
以上、本発明の金型自動交換装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００３２】
例えば、上述した実施形態では、モータを正転させてダイ１７を把持する際に、モータＭのトルク制限を２０％に設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１００％未満であれば良い。また、モータＭを逆転させる際に、モータＭのトルク制限を１００％に設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、モータＭの正転時のトルク制限よりも大きく設定すれば良い。
【００３３】
また、上記した実施形態では、交換する金型の例としてダイ１７を示したが、本発明はダイ１７に限定されるものではなく、パンチ等の他の金型についても適用することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、ハンドを用いて金型の移動を容易に行うことに利用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１１  ハンド
１２ａ，１２ｂ  アーム
１３  ネジ
１５ａ，１５ｂ  クランパ
１６ａ，１６ｂ  バネ
１７  ダイ
２１  コントローラ
２２  エンコーダ
Ｍ  モータ
【図１】
0005814105.tif 000002
【図２】
0005814105.tif 000003
【図３】
0005814105.tif 000004
【図４】
0005814105.tif 000005
【図５】
0005814105.tif 000006
【図６】
0005814105.tif 000007
【図７】
0005814105.tif 000008