(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型と下型との間に挟まれたワークをプレス成型するプレス装置であって、
前記プレス装置は、
前記下型に対して前記上型の一部を支持する複数の駆動ユニットと、前記各駆動ユニットを制御することにより、前記上型と下型とを近接または離間させる制御手段と、を具備し、
前記制御手段は、
前記各駆動ユニットを独立して制御して、前記ワークを挟むことなく前記上型と前記下型とを嵌合させて、前記上型と前記下型とを平行な姿勢とし、
前記平行な姿勢の前記上型および／または下型の位置を基準位置に決定し、
前記基準位置から前記複数の駆動ユニットを同期して駆動制御して、前記上型と下型とを互いに離間させた後に、前記ワークを前記上型と前記下型との間に挟んだ状態で、前記複数の駆動ユニットを同期して駆動制御して、前記上型と下型とを互いに近接させ、前記ワークをプレス成型する、
プレス装置。
【請求項２】
上型と下型との間に挟まれたワークをプレス成型するプレス装置を用いるプレス方法であって、
前記プレス装置は、
前記下型に対して前記上型の一部を支持する複数の駆動ユニットと、前記各駆動ユニットを制御することにより、前記上型と下型とを近接または離間させる制御手段と、を具備し、
前記制御手段によって、
前記各駆動ユニットを独立して制御して、前記ワークを挟むことなく前記上型と前記下型とを嵌合させて、前記上型と前記下型とを平行な姿勢とし、
前記平行な姿勢の前記上型および／または下型の位置を基準位置に決定し、
前記基準位置から前記複数の駆動ユニットを同期して駆動制御して、前記上型と下型とを互いに離間させた後に、前記ワークを前記上型と前記下型との間に挟んだ状態で、前記複数の駆動ユニットを同期して駆動制御して、前記上型と下型とを互いに近接させ、前記ワークをプレス成型する、
プレス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上型と下型との間に挟まれたワークをプレス成型するプレス装置、ならびに、このプレス装置を用いるプレス方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プレス装置は、上型と下型との間に挟まれたワークをプレス成型する装置として公知である。例えば、特許文献１は、光学素子等のワークをプレス成型するプレス装置を開示している。
【０００３】
プレス装置の性能を表す基準の１つに「平行度」がある。「平行度」とは、上型と下型との相対的な平行度のことである。プレス装置の平行度は、プレス装置の構成部品の剛性、構成部品の組み付け精度、ならびに構成部品の寸法精度等の機械精度によって決定される。そして、プレス装置の平行度は、プレス成型品の製品精度に影響する。平行度が悪いプレス装置では、プレス成型品の製品精度が低下することになる。
【０００４】
従来のプレス装置では、プレス成型による加工中において、平行度を計測することはできたが、平行度を制御することができなかった。つまり、従来のプレス装置では、平行度の保障がなされていなかった。そのため、プレス成型品の製品精度を保障するためには、プレス装置の機械精度を向上させる必要があった。機械精度の良いプレス装置を製作するためには、プレス装置の費用が嵩むという現状があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１３５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の解決しようとする課題は、上型と下型との平行度を保障できるプレス装置およびプレス方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、上型と下型との間に挟まれたワークをプレス成型するプレス装置であって、前記プレス装置は、前記下型に対して前記上型の一部を支持する複数の駆動ユニットと、前記各駆動ユニットを制御することにより、前記上型と下型とを近接または離間させる制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記各駆動ユニットを独立して制御して、前記ワークを挟むことなく前記上型と前記下型とを嵌合させて、前記上型と前記下型とを平行な姿勢とし、前記平行な姿勢の前記上型および／または下型の位置を基準位置に決定し、前記基準位置から前記複数の駆動ユニットを同期して駆動制御して、前記上型と下型とを互いに離間させた後に、前記ワークを前記上型と前記下型との間に挟んだ状態で、前記複数の駆動ユニットを同期して駆動制御して、前記上型と下型とを互いに近接させ、前記ワークをプレス成型するものである。
【０００９】
請求項２においては、上型と下型との間に挟まれたワークをプレス成型するプレス装置を用いるプレス方法であって、前記プレス装置は、前記下型に対して前記上型の一部を支持する複数の駆動ユニットと、前記各駆動ユニットを制御することにより、前記上型と下型とを近接または離間させる制御手段と、を具備し、前記制御手段によって、前記各駆動ユニットを独立して制御して、前記ワークを挟むことなく前記上型と前記下型とを嵌合させて、前記上型と前記下型とを平行な姿勢とし、前記平行な姿勢の前記上型および／または下型の位置を基準位置に決定し、前記基準位置から前記複数の駆動ユニットを同期して駆動制御して、前記上型と下型とを互いに離間させた後に、前記ワークを前記上型と前記下型との間に挟んだ状態で、前記複数の駆動ユニットを同期して駆動制御して、前記上型と下型とを互いに近接させ、前記ワークをプレス成型するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のプレス装置およびプレス方法によれば、プレス成形時に上型と下型との平行度を保障できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】プレス装置の全体的な構成を示した平面図および正面図。
【図２】同じく駆動ユニットの構成を示す正面図。
【図３】同じくプレス装置の制御構成を示す構成図。
【図４】同じくプレス制御の流れを示すフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を用いて、プレス装置１０について説明する。
なお、図１（Ａ）は、プレス装置１０の平面図を示している。また、図１（Ｂ）は、プレス装置１０の正面図を示している。また、以下では、図１（Ａ）に示す前後方向、図１（Ｂ）に示す上下方向、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示す左右方向をプレス装置１０のそれぞれの方向として説明する。さらに、図１の説明では、駆動ユニット２０Ａ・２０Ｂ・２０Ｃ・２０Ｄを共通して説明する場合には、単に駆動ユニット２０として説明する。
【００１３】
プレス装置１０は、本発明のプレス装置の実施形態である。プレス装置１０は、上型３０と下型４０との間に挟まれたワーク（図示略）をプレス成型する装置である。プレス装置１０は、駆動ユニット２０Ａ・２０Ｂ・２０Ｃ・２０Ｄと、上型３０と、下型４０と、フレーム６０と、を具備している。
【００１４】
プレス装置１０には、４つの駆動ユニット２０Ａ・２０Ｂ・２０Ｃ・２０Ｄが設けられている。駆動ユニット２０Ａは、下型４０の下型フレーム４２に支持されるとともに、下型４０の下型フレーム４２に対して上型３０前左部分を支持し、上型３０の前左部分を上下移動させるものである。駆動ユニット２０Ｂは、下型４０の下型フレーム４２に支持されるとともに、下型４０の下型フレーム４２に対して上型３０後左部分を支持し、上型３０の後左部分を上下移動させるものである。駆動ユニット２０Ｃは、下型４０の下型フレーム４２に支持されるとともに、下型４０の下型フレーム４２に対して上型３０の後右部分を支持し、上型３０の後右部分を上下移動させるものである。駆動ユニット２０Ｄは、下型４０の下型フレーム４２に支持されるとともに、下型４０の下型フレーム４２に対して上型３０の前右部分を支持し、上型３０の前右部分を上下移動させるものである。
【００１５】
駆動ユニット２０Ａ・２０Ｂ・２０Ｃ・２０Ｄは、フレーム６０によって固定された下型４０に対し、上型３０を近接または離間するユニットである。それぞれの駆動ユニット２０Ａ・２０Ｂ・２０Ｃ・２０Ｄは、駆動装置５０Ａ・５０Ｂ・５０Ｃ・５０Ｄを具備している。なお、駆動ユニット２０Ａ・２０Ｂ・２０Ｃ・２０Ｄの構成については、詳細は後述する。
【００１６】
上型３０は、駆動ユニット２０によって、下型４０に対して近接または離間されるものである。上型３０は、上型本体３１と、上型フレーム３２と、を具備している。上型本体３１は、上型フレーム３２に装着されている。上型フレーム３２は、後述する上型連結部２１によって、駆動ユニット２０に支持されている。
【００１７】
下型４０は、フレーム６０によって固定されているものである。下型４０は、下型本体４１と、下型フレーム４２と、を具備している。下型本体４１は、下型フレーム４２に装着されている。下型フレーム４２は、下型連結部２２によって、駆動ユニット２０を支持している。
【００１８】
フレーム６０は、下型４０および駆動ユニット２０を支持するものである。より詳しくは、フレーム６０は、下型４０の下型フレーム４２を固定して支持するものである。
【００１９】
なお、プレス装置１０は、上型３０を駆動ユニット２０によって下降させて、フレーム６０によって固定された下型４０に対して近接させ、上型３０と下型４０との間に挟まれたワークをプレス成型する構成としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、駆動ユニット２０によって上型３０を下降させるとともに下型４０を上昇させて両者を近接させ、上型３０と下型４０との間に挟まれたワークをプレス成型する構成であっても良い。さらに、上型３０の上下位置を固定し、下型４０を駆動ユニット２０によって上昇させることにより、両者を近接させる構成であっても良い。
【００２０】
図２を用いて、駆動ユニット２０について説明する。
なお、図２の紙面に向かって右上には、球面荷重受け部３４Ａ・３４Ｂの構成を示す断面図を示している。また、図２の紙面に向かって右下には、駆動装置５０の構成を示す一部断面図を示している。さらに、図２の説明では、駆動ユニット２０Ａ・２０Ｂ・２０Ｃ・２０Ｄ、および、それらの構成部品を共通して説明し、単に駆動ユニット２０、および、その構成部品としてのモータ５１等として説明する。
【００２１】
駆動ユニット２０は、上型連結部２１と、下型連結部２２と、ボールネジ２３と、駆動装置５０と、を具備している。上型連結部２１およびボールネジ２３は、一体的に構成されている。
【００２２】
上型連結部２１は、球面荷重受け部３４Ａ・３４Ｂによって、上型フレーム３２を支持している。球面荷重受け部３４Ａは、球面凸部３２Ａと、球面凹部３５Ａと、を具備している。球面凸部３２Ａは、略半球面形状に形成され、上型フレーム３２の上面において上向きに凸形状が向くように形成されるものである。球面凸部３２Ａおよび上型フレーム３２は、所定の隙間Ｃを設けて、上型連結部２１に挿嵌されている。球面凹部３５Ａは、略半球面形状に形成され、上型連結部２１に挿嵌され、下向きに凹形状が向くように配置されている。
【００２３】
球面荷重受け部３４Ｂは、球面凸部３２Ｂと、球面凹部３５Ｂと、を具備している。球面凸部３２Ｂは、略半球面形状に形成され、上型フレーム３２の下面において下向きに凸形状が向くように形成されるものである。球面凸部３２Ｂは、上述した球面凸部３２Ａおよび上型フレーム３２とともに、所定の隙間Ｃを設けて、上型連結部２１に挿嵌されている。球面凹部３５Ｂは、略半球面形状に形成され、上型連結部２１に挿嵌され、上向きに凹形状が向くように配置されている。
【００２４】
このような構成とすることで、球面凸部３２Ａ、上型フレーム３２および球面凸部３２Ｂは、所定の隙間Ｃの範囲で上型連結部２１に対し傾斜することができる。このとき、球面凸部３２Ａおよび球面凸部３２Ｂは、球面荷重受け部３４Ａ・３４Ｂに対し滑動する。すなわち、駆動ユニット２０は、上型３０を傾斜させた状態で支持することができる。
【００２５】
ここで、下型４０は、フレーム６０によって固定して支持されているものの、必ずしも厳密に水平度が保障されているわけではない。しかし、駆動ユニット２０は、上型３０を傾斜させた状態で支持することができる。そのため、駆動ユニット２０は、上型３０を下型４０に対して平行にさせた状態で支持することができる。
【００２６】
下型連結部２２は、下型フレーム４２を固定して支持している。上述したように下型フレーム４２は、フレーム６０に固定され支持されている。そのため、下型連結部２２および下型フレーム４２は、フレーム６０によって一体的に固定して支持される。
【００２７】
駆動装置５０は、下型連結部２２に固定して支持されている。上述したように下型連結部２２および下型フレーム４２は、フレーム６０によって一体的に固定して支持されている。そのため、駆動装置５０、下型連結部２２および下型フレーム４２は、フレーム６０によって一体的に固定して支持されている。
【００２８】
駆動装置５０は、モータ５１と、減速機５２と、歯車５３と、ナット５４と、複数のボール５５と、を具備している。モータ５１は、コントローラに接続されている。減速機５２の入力軸は、モータ５１に接続され、モータ５１によって駆動される。歯車５３は、減速機５２の出力軸に固設され、減速機５２によって駆動される。ナット５４は、歯車５３と歯合され、歯車５３を介して減速機５２によって駆動される。ボール５５は、ボールネジ２３とナット５４と間で転がり回転する構成とされている。
【００２９】
このような構成とすることで、駆動ユニット２０は、モータ５１を駆動することによって、減速機５２および歯車５３を介して、ナット５４を回転させ、ボール５５の転がりを介して、ボールネジ２３を上下移動させ、同時に上型連結部２１を上下移動させることができる。つまり、駆動ユニット２０は、上型３０を上下移動させることができる。
【００３０】
図３を用いて、プレス装置１０の制御構成について説明する。
なお、図３では、電気信号線を２点鎖線の矢印で示している。また、図３の説明では、駆動装置５０Ａ・５０Ｂ・５０Ｃ・５０Ｄ、および、それらの構成部品を共通して説明し、単に駆動装置５０、および、その構成部品としてモータ５１等として説明する。
【００３１】
プレス装置１０は、制御構成として、駆動装置５０Ａ・５０Ｂ・５０Ｃ・５０Ｄと、コントローラ７０と、を具備している。駆動装置５０は、制御構成として、モータ５１と、減速機５２と、サーボアンプ７１と、エンコーダ７２と、を具備している。サーボアンプ７１は、コントローラ７０と、エンコーダ７２と、モータ５１と、に接続されている。サーボアンプ７１は、減速機５２の回転角度をフィードバックして目標の回転角度に追従するように自動で作動するものである。上述したように、モータ５１は、サーボアンプ７１に接続され、減速機５２を駆動するものである。上述したように、減速機５２の入力軸は、モータ５１に接続され、モータ５１によって駆動されるものである。減速機５２の出力軸には、エンコーダ７２が設けられている。エンコーダ７２は、減速機５２の入力軸の回転角度を検出するセンサである。このような構成とすることで、駆動装置５０は、減速機５２を目標の回転角度となるように駆動することができる。
【００３２】
コントローラ７０は、サーボアンプ７１Ａ・７１Ｂ・７１Ｃ・７１Ｄと接続されている。コントローラ７０は、駆動装置５０Ａ・５０Ｂ・５０Ｃ・５０Ｄを同期させて、駆動ユニット２０Ａ・２０Ｂ・２０Ｃ・２０Ｄによって、上型３０を上下移動させる機能を有している。なお、駆動装置５０Ａ・５０Ｂ・５０Ｃ・５０Ｄの同期とは、減速機５２Ａ・５２Ｂ・５２Ｃ・５２Ｄを同じ目標の回転角度となるように駆動することである。
【００３３】
図４を用いて、プレス制御の流れについて説明する。
なお、図４では、プレス装置１０による作業ステップを枠囲いで示し、作業者または他の設備ロボット等による作業ステップ（ステップＳ１４０）については括弧書きで示している。
【００３４】
プレス制御は、本発明のプレス方法の実施形態である。プレス制御は、上述したプレス装置１０を用いて、上型３０と下型４０との間に挟まれたワークをプレス成型するプレス方法である。
【００３５】
ステップＳ１００において、プレス制御が開始される。このとき、プレス装置１０では、上型３０と下型４０との間にはワークが挟まれていない状態である。
【００３６】
ステップＳ１１０において、コントローラ７０は、上型３０と下型４０とを嵌合（すなわち型閉）させる。このとき、下型４０は、フレーム６０によって固定して支持されている。そのため、コントローラ７０は、上型３０を下降端まで下降させて、上型３０と下型４０とを嵌合させる。また、上型３０を下降させて、上型３０と下型４０とを嵌合させるときには、各駆動装置５０Ａ・５０Ｂ・５０Ｃ・５０Ｄは独立して制御可能に構成されているため、上型３０が下型４０の姿勢に応じた姿勢で（上型３０の下面と下型４０の上面とが全体にわたって当接した状態で）嵌合することができる。したがって、上型３０と下型４０とが嵌合したときには、上型３０と下型４０とは平行となる。
【００３７】
ステップＳ１２０において、コントローラ７０は、上型３０の基準位置Ｄ０を決定する。上型３０の基準位置Ｄ０とは、上型３０と下型４０とが嵌合したときの上型３０の上型位置Ｄである。具体的には、駆動装置５０Ａ・５０Ｂ・５０Ｃ・５０Ｄの負荷がそれぞれ０となった位置である。言い換えれば、駆動装置５０Ａ・５０Ｂ・５０Ｃ・５０Ｄがそれ以降上型３０を下降させることができなくなった位置である。プレス制御では、基準位置Ｄ０における上型３０の姿勢について、下型４０に対して平行な姿勢であるとして上型３０を上下移動させてプレス制御を実施する。
【００３８】
ステップＳ１３０において、コントローラ７０は、基準位置Ｄ０に基づいて、駆動装置５０Ａ・５０Ｂ・５０Ｃ・５０Ｄをそれぞれ同期させて、上型３０を上昇させる。このとき、駆動装置５０Ａ・５０Ｂ・５０Ｃ・５０Ｄが同期して制御されているので、基準位置Ｄ０における上型３０の下型４０に対する平行度は維持されている。なお、平行度とは、上型３０と下型４０との相対的な平行度のことである。
【００３９】
ステップＳ１４０において、作業者または他の設備ロボット等は、上型３０と下型４０との間にワークを挟む。
【００４０】
ステップＳ１５０において、コントローラ７０は、基準位置Ｄ０に基づいて、駆動装置５０Ａ・５０Ｂ・５０Ｃ・５０Ｄをそれぞれ同期させて、上型３０を下降させる。このとき、駆動装置５０Ａ・５０Ｂ・５０Ｃ・５０Ｄが同期して制御されているので、基準位置Ｄ０における上型３０の下型４０に対する平行度は維持されている。
【００４１】
ステップＳ１６０において、コントローラ７０は、基準位置Ｄ０に基づいて、駆動装置５０Ａ・５０Ｂ・５０Ｃ・５０Ｄをそれぞれ同期させて、上型３０をさらに下降させて、上型３０と下型４０との間に挟まれたワークをプレス成型する。このとき、駆動装置５０Ａ・５０Ｂ・５０Ｃ・５０Ｄが同期して制御されているので、基準位置Ｄ０における上型３０の下型４０に対する平行度は維持されている。
【００４２】
なお、ステップＳ１１０およびステップＳ１２０については、１回のプレス成型を実施する毎に実施する必要はない。例えば、プレス成型品のロットの開始時にステップＳ１１０およびステップＳ１２０を実施し、以降の同じロットのプレス成型品を成型するときは、ステップＳ１３０およびステップＳ１６０を繰り返してプレス成型を実施する構成としても良い。
【００４３】
また、コントローラ７０は、ステップＳ１３０およびステップＳ１５０において、駆動装置５０Ａ・５０Ｂ・５０Ｃ・５０Ｄが同期できない場合、すなわち、駆動装置５０Ａ・５０Ｂ・５０Ｃ・５０Ｄを同じ目標の回転角度に駆動できない場合には、プレス装置１０が異常であると判断し、プレス装置１０を停止する。
【００４４】
プレス制御の効果について説明する。
プレス制御によれば、上型３０と下型４０との平行度を保障できる。ここで、上型３０と下型４０との平行度が最も保障されるのは、上型３０と下型４０とがワークを挟むことなく嵌合したときである。プレス制御では、上型３０と下型４０とがワークを挟むことなく嵌合したときを基準位置Ｄ０としている。そして、プレス制御では、この基準位置Ｄ０に基づいて、駆動装置５０Ａ・５０Ｂ・５０Ｃ・５０Ｄを同期させて、上型３０を上下移動させてプレス成型を実施している。つまり、プレス制御によれば、基準位置Ｄ０の平行度がプレス成型時であっても保障されている。
【００４５】
また、プレス装置の平行度は、プレス装置の構成部品の剛性、構成部品の組み付け精度、ならびに構成部品の寸法精度等の機械精度によって決定される。そして、プレス装置の平行度は、プレス成型品の製品精度に影響する。従来、プレス成型品の製品精度を保障するためには、プレス装置の機械精度を向上させる必要があった。機械精度の良いプレス装置を製作するためには、プレス装置の費用が嵩むという現状があった。しかし、プレス装置１０を用いるプレス制御によれば、上型３０と下型４０との平行度を保障できる。そのため、プレス装置１０の機械精度を向上させる必要がなく、プレス装置１０の費用を抑えることができる。
【００４６】
さらに、プレス成型では、プレス成型品によって求められる平行度は様々である。しかし、プレス装置１０を用いるプレス制御によれば、保障できる平行度を設定できるため、様々な平行度の要求に対応できる。つまり、プレス装置１０は、プレス成型の汎用性を向上している。
【００４７】
さらに、プレス制御によれば、プレス成形時に上型３０と下型４０との平行度を保障できる。言い換えれば、複雑な形状をプレス成型するときには、プレス成型時の偏心荷重の大きさを低減でき、同時に荷重分布の変化を均一にできる。
【符号の説明】
【００４８】
１０      プレス装置
２０    駆動ユニット
３０    上型
４０    下型
５０    駆動装置
５１    モータ
５２    減速機
７０    コントローラ
７１    サーボアンプ
７２    エンコーダ
Ｄ０    基準位置
【図１】
0005760422.tif 000002
【図２】
0005760422.tif 000003
【図３】
0005760422.tif 000004
【図４】
0005760422.tif 000005