(57)【要約】【課題】材料のミスフィードが発生した場合であっても製品や金型を傷付けないようにすることを目的とする。【解決手段】上下に往復移動する上型２１と、下型２２とで材料Ｗを加工するプレス装置２において上型２１の往復移動と連動して順送りされる材料Ｗのミスフィードを検出するミスフィード検知装置１である。このミスフィード検知装置１は、上型２１の往復移動させるクランク軸２５の回転角度を検出する電子カム１１と、光学的手法で材料の位置を測定するセンサ１２と、検出用コントローラ１３とを備え、材料Ｗの順送が終了するタイミングに相当する回転角度を検出したときに位置ずれを判定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料を順送してプレス加工する加工機において前記材料の順送りに連動して金型を往復移動させるクランク軸の回転角度を検出する電子式カムスイッチと、前記材料に形成された孔を透過した光の光量を検出する光学式センサと、前記電子式カムスイッチで検出する前記回転角度および前記光学式センサで検出する前記光量から前記光量の大きさに基づいて前記材料が正しい位置に順送りされたか否かを判定する判定手段とを備え、前記判定手段は前記電子式カムスイッチが前記材料の順送りの終了時に相当する回転角度を検出したら前記材料の位置を判定することを特徴とするプレス順送加工におけるミスフィード検知装置。
【請求項２】
前記材料の順送りの終了時に相当する前記回転角度は、往復移動する前記金型の上死点を０度とし、下死点を１８０度とした場合に、０度から９０度の間の角度であることを特徴とする請求項１に記載のプレス順送加工におけるミスフィード検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス順送加工時において、加工用の材料のミスフィードの発生の有無を検知する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレス金型を使用して加工製品を製造する手法としては、材料を移動させながら一組の金型で複数の加工を行うプレス順送加工があげられる。このようなプレス順送加工において金型への材料の供給は、付帯装置であるフィーダにより行われる。フィーダは、上下方向に往復移動する金型である上型が上死点付近にある間に材料を所定量だけ送るが、この際に材料の位置が金型に対してずれると加工ミスの原因となる可能性がある。少しの送りミスであれば金型内のパイロットピンにより正しい位置に修正されるが、近年は加工速度の高速化が進み、上型可動量が大幅に抑制されているので、このような送りミスが発生すると曲げ加工やサイジングパンチが加工製品に干渉し、変形などを引き起こす原因となりかねない。このため、プレス順送加工において材料のミスフィードを防止する手法（例えば、特許文献１参照）が開発されている。
【０００３】
特許文献１に開示されている技術は、ミスフィードが発生した状態でクランク軸が惰性で回転し続けたとしても金型を損傷させないようにするものである。上型が下死点付近（上死点を０度、下死点を１８０度とした場合に１５０度付近）でミスフィードセンサがフィーダのミスフィードを検出したら、ブレーキを作動させ、プレス機本体の運転を停止させる。これと共にロールフィーダの駆動用のサーボモータも始動させない。ここにおいて、ミスフィードセンサは、材料に穿設された孔に挿入可能な検出用ピンと、検出用ピンの上下方向の位置に応じて作動する近接スイッチからなる。
【０００４】
【特許文献１】
実開平５−１８７９８号公報（段落番号０００４、００１２、００１５から００１８）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近接スイッチを用いると、材料のミスフィードを検知するタイミングは下死点付近となってしまうので、その段階で上型にブレーキをかけても惰性で上型が下死点に到達してしまうことがあり、加工製品の変形や、金型破損の可能性がある。
したがって、本発明が解決しようとする課題は材料のミスフィードを検知するタイミングを最適化して、上型が惰性で回転したとしても上型が下死点に到達しないようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決する手段としては、材料を順送してプレス加工する加工機において材料の順送りに連動して金型を往復移動させるクランク軸の回転角度を検出する電子式カムスイッチと、材料に形成された孔を透過した光の光量を検出する光学式センサと、電子式カムスイッチで検出する回転角度および光学式センサで検出する光量から光量の大きさに基づいて材料が正しい位置に順送りされたか否かを判定する判定手段とを備え、判定手段は電子式カムスイッチが材料の順送りの終了時に相当する回転角度を検出したら材料の位置を判定するプレス順送加工におけるミスフィード検知装置があげられる。
【０００７】
順送りする材料の位置を光学的手法により計測することで、金型が下死点に到達するよりも充分に早いタイミングで材料の送りミスを検知できるようにした。また、材料の位置を計測するタイミングとして、往復移動する金型のクランク軸の回転角度が材料のフィーダの送り量と一定の関係を持つことに着目して、クランク軸の角度を検出することでタイミングを図ることにした。
【０００８】
この際に、材料の順送りの終了時に相当する回転角度は、往復移動する金型の上死点を０度とし、下死点を１８０度とした場合に、０度から９０度の間の角度とすると、クランク軸が惰性で回転したとしても、金型が下死点に到達するまでにクランク軸の回転角度にして９０度程度の充分な余裕があるので、金型が下死点に到達する前に確実に停止できる。また、金型に先行するパイロットピンを有するプレス装置であっても、パイロットピンにより材料が破損したり、パイロットピン自体が破損することを防止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１はミスフィード検知装置を備えたプレス装置の概略構成を示す図である。図２（ａ）はプレス装置の斜視図であり、図２（ｂ）は断面図である。
図１および図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態におけるミスフィード検知装置１を備えるプレス装置２は、金型である上型２１と下型２２とを有している。下型２２はベース２３上に固定されているが上型２１は上下に往復移動するスライダ２４の下面に取り付けられている。スライダ２４およびこれに取り付けられた上型２１を上下に往復移動させる機構は、両端が軸支されたクランク軸２５と、クランク軸２５のオフセット部分２５ａとスライダ２４とを連係させるロッド２６とからなる。また、図２（ａ）に示すようにガイドポスト６１およびガイドピン６２が上型２１の上下移動を補助している。
【００１０】
このプレス装置２の制御は、図１に示す制御装置２７により行われ、クランク軸２５の回転も制御装置２７からの駆動指令信号を受けた駆動回路２８およびサーボモータ２９により制御される。また、このプレス装置２に材料Ｗを供給する付帯設備であるフィーダ３は、上型２１の往復移動に連動して材料Ｗを金型に送り出す構成を有する。図１にはフィーダの一例として、フープＷ１から材料Ｗを引き出すように回転するローラ３１，３２と、ローラ３１，３２を間欠回転させるサーボモータ３３および駆動回路３４とが図示されている。このようにローラ３１，３２の回転は、制御装置２７から出力される駆動指令信号より稼動する駆動回路３４およびサーボモータ３３により制御されるので、クランク軸２５の回転と連動してローラ３１，３２を回転させることが可能である。なお、プレス装置２やフィーダ３の構成はこれに限定されるものではない。例えば、上型２１はストリッパプレートを有しても良い。上型２１を上下に往復移動させる機構は回転角度を制御することで上型２１の位置を制御できる機構であれば、クランク軸２５とロッド２６とに限定されない。また、プレス装置２とフィーダ３とは別々の装置でも良いし、フィーダ３を一体的に備えたプレス装置２であっても良い。
【００１１】
ミスフィード検知装置１は、クランク軸２５の回転角度を検出する電子式のカムスイッチ（以下、電子カムとする）１１と、材料Ｗの位置を光学式手法により計測するセンサ１２と、電子カム１１およびセンサ１２からそれぞれ出力される信号を受け取り所定のデータ処理を行う検知用コントローラ１３とからなる。
【００１２】
電子カム１１は、クランク軸２５の回転角度を１度単位で測定することが可能であり、例えば、図３に模式的に示すようにクランク軸２５が回転し、その回転角度が所定の角度Ａ１に達したら測定信号を出力する。所定の角度Ａ１は上型２１の往復移動における上死点に相当する位置を０度とし、下死点に相当する位置を１８０度とした場合に、９０度未満の角度である。この角度Ａ１は制御装置２７により制御されるフィーダ３（共に図１参照）が材料Ｗの順送りを終了するタイミングに相当する。ちなみに角度Ａ２は上型２１と共に往復移動するパイロットピンが材料Ｗに形成された孔から離れるポイントに相当し、この角度Ａ２から上死点である０度を経て角度Ａ１までの間が材料がフィーダ３により送られる時間範囲（材料送り範囲）に相当する。この材料送り範囲は加工の種類や材料の種類などにより異なるが、９０度以上１８０度以下に相当する。
【００１３】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すようにセンサ１２は、発光部４１と、発光部４１から上下方向に所定距離だけ離れて位置する受光部４２とを有し、材料Ｗ（半製品、製品を含むものとする。以下同じ）のキャリアＷ２にパイロットピンを挿通させて位置決めを行うために形成される孔５が両部４１，４２の間を通るようになっている。このセンサ１２は下型２２において材料Ｗの入り側から出側に至る間において、下型２２および固定プレート６３に形成された凹部２２ａに、発光部４１が順送りされる材料ＷのキャリアＷ２よりも下側に位置するように固定されている。受光部４２は材料Ｗ、つまり下型２２よりも上側に位置するので、上型２１が下死点に到達したときに干渉しないように、上型２１の対応する部分には窪み２１ａが形成されている。発光部４１は、所定の径を有する光を受光部４２に向けて発し、受光部４２はその光の受光量を検出し、これに比例する電圧値をアナログ信号としてケーブル４４を通じて検出用コントローラ１３（図１参照）に出力する。
【００１４】
図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に模式的に示すように光は、材料ＷのキャリアＷ２に形成された長四角形状の孔５を透過できるような位置に照射され、光のスポットＳの径ｄは、孔５の長さＬと同じか、それよりも大きい。したがって、順送りされる材料Ｗの孔５が光を通過すると、受光部４２で受光する光は暗から明を経て再び暗に転じ、これに応じて出力される電圧値も最小値から最大値を経て最小値に変化する。例えば、材料Ｗの順送りにより、孔５の位置が光のスポットＳ内に対して、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示すように変化すると、透過光の量が変化して点Ｐ１（図４（ａ））、点Ｐ２（図４（ｂ））、点Ｐ３（図４（ｃ））に示すように明るさ、および電圧値が変化する。これは、図４（ａ）に示す位置に孔５があるときは、光のスポットＳと孔５との重なりが非常に小さく、光はほとんど透過しないためであり、点Ｐ１に示すように暗く、電圧値も低くなる。図４（ｂ）の位置では、孔５の半分以上が光のスポットＳと重なるので、透過光の量も増え、比較的明るく、電圧値も多くなる（点Ｐ２）。そして、図４（ｃ）では、孔５が光のスポットＳ内に位置するので、最も明るく、電圧値も最大になる（点Ｐ３）。このようにセンサ１２は光の受光量を検出することで材料Ｗの位置を計測できるようになっている。なお、発光部４１と受光部４２とは上下反対の配置であっても良い。センサ１２を、下型２２内で、パイロットピンを孔５に挿通させない位置に固定する代わりに、材料Ｗの入り側もしくは出側に下型２２に隣接して設けても良い。
【００１５】
図１に示す検知用コントローラ１３は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）その他の電気電子回路から構成され、電子カム１１やセンサ１２の制御を行う手段と、電子カム１１およびセンサ１２からの出力信号を取得してミスフィードを判定する手段（判定手段）として機能する。また、図示しないが、電子カム１１が検出信号を出力する角度を設定したりする操作部と、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などの表示部も備えている。本実施形態においては、クランク軸２５の回転角度の検出と、受光量の検出による材料Ｗの位置の測定とを行い、材料Ｗのミスフィードの発生の有無を判定し、必要に応じて判定結果を伝える信号を制御装置２７に出力することをミスフィードの検知とする。
【００１６】
次に、プレス装置２が材料Ｗをプレス順送加工して、製品を製造しているときにミスフィードを検知する処理について説明する。
プレス装置２は、制御装置２７の制御によりクランク軸２５とフィーダ３とが連動して材料Ｗにプレス加工を連続して行う。材料Ｗの位置決めは、材料Ｗに形成された孔５に上型２１と連動して往復移動するパイロットピンを挿入することで行う。パイロットピンの挿入は、上型２１が上死点から下降して下死点、つまり上型２１と下型２２とが型締め状態になる間の所定の位置で行われる。下死点においては位置決めされた材料Ｗがプレス加工され、その後はクランク軸２５の回転に伴って上型２１が上死点に達するまで上昇する。そして、上型２１と下型２２とが離れた後、所定の時間遅れを持ってパイロットピンが材料Ｗの孔５から抜き出される。パイロットピンが抜き出されてから次にパイロットピンが挿入されるまでの間がフィーダ３により材料Ｗの順送りが可能な時間帯である。
【００１７】
ここにおいて、材料Ｗの順送りはクランク軸２５の角度が、図３に示す角度Ａ２、すなわちパイロットピンが材料Ｗの孔５から抜かれた時点から始まり、クランク軸２５の角度が角度Ａ１になったときに終了する。この角度Ａ１の時点ではパイロットピンはまだ材料Ｗの孔５には挿入されていない。前記したようにクランク軸２５が角度Ａ１になったときに電子カム１１は測定信号を検知用コントローラ１３に出力するので、検出用コントローラ１３はこのタイミングでセンサ１２から出力されるアナログ信号のレベルを調べる。
【００１８】
アナログ信号のレベルは、センサ１２が材料Ｗの孔５を透過する光の受光量に比例して増大する電圧の大きさに相当する。光の出力（すべての光が透過した場合の受光量）と、材料Ｗの孔５の大きさは既知であるので、受光量が最も多いとき（アナログ信号のレベルが最も大きいとき）が正しい位置となり、そこから受光量が減る（アナログ信号のレベルが低くなる）に従い材料Ｗの位置が正しい位置からずれていることになる。よって、検出用コントローラ１３はアナログ信号のレベルが最大値から所定の範囲までの間であればミスフィードは発生していないと判定する。一方、所定の範囲以下のレベルであればミスフィードが発生したと判定する。この所定の範囲とはパイロットピンによる修正が可能なずれ量に相当する。
【００１９】
検出用コントローラ１３は、判定結果に応じた検知信号（例えばミスフィードが発生した場合にハイレベル、発生しない場合にローレベルの信号）を制御装置２７に出力する。制御装置２７は検知信号がミスフィードの発生を示すものでなければ、クランク軸２５の回転と、材料Ｗの送りを指示する駆動指令信号をサーボモータ２９，３３の駆動回路２８，３４に送る。一方、検知信号がミスフィードの発生を示すものであれば、サーボモータ２９，３３を停止させると共にブレーキをかけてクランク軸２５の回転を停止させ、材料Ｗの送りも行わない。この際にクランク軸２５が惰性により回転したとしても、下死点までにクランク軸２５の回転角度にして９０度程度の充分な余裕があるので、位置ずれした材料Ｗを上型２１と下型２２とで挟み込んで、材料Ｗや金型に傷を付けることはない。
【００２０】
本実施形態のミスフィード検出装置１は、材料Ｗのミスフィードを所定のタイミングで自動的に検知して、ミスフィードが発生していたときには自動的にプレス装置２および材料Ｗの順送りを停止させるものであるが、検知結果を作業者が目視で確認できるように表示部に表示させることも可能である。そのような表示例を図５に示す。図５に示す表示部５１は横方向に細長形状の表示領域５２を有し、材料Ｗの位置ずれを、ずれ量の大きさに応じて（例えば比例して）、横方向の長さが変化する棒グラフ５３として示している。この棒グラフ５３はアナログ信号のレベルの大きさを光のスポットＳ内にいる材料Ｗの孔５の長さに変換したものである。図５（ａ）、図５（ｂ）、および図５（ｃ）にそれぞれ長さの異なる棒グラフ５３が図示されているが、これは、図４（ａ）、図４（ｂ）、および図４（ｃ）の孔５の位置にそれぞれ対応したものである。すなわち、棒グラフ５３の長さは、材料Ｗの孔５が光のスポットＳ内にいる場合、つまり位置ずれが発生していないときが最も長く、位置がずれるに従って短くなる。このような表示は、センサ１２から取得するアナログ信号に基づいて常に表示させることができる。よって、材料Ｗの進み具合（もしくは遅れ具合）を目視で確認することが可能になり、作業者による生産管理や、未熟練工によるプレス装置２の扱いの習熟が容易になる。
【００２１】
なお、本発明はこの実施形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、電子カム１１のコントローラと、センサ１２のコントローラとは別体であっても良い。また、検知用コントローラ１３と制御装置２７とは一体であっても良い。
孔５の位置を検知するために用いる光の形状は丸形状に限定されない。例えば、材料Ｗの孔５と同じ形状か、それよりも少し大きい形状とし、材料Ｗの送り方向のみでなく、それと直交する方向の位置ずれも検知できるようにしても良い。同様に、孔５の形状も長方形に限定されない。また、孔５はパイロットピンを挿通させて位置決めをする孔とは別の孔であっても良い。
送り方向の材料Ｗの位置ずれの検知と、それと直交する方向の材料Ｗの位置ずれを検知とを、それぞれ行うセンサ１２を少なくとも一つずつ設けて、二つの方向の位置ずれを別々に計測できるようにしても良い。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、材料を順送りしながらプレス加工を行う際に、金型に対する材料の位置ずれを検知することができる。検知のタイミングは往復移動する上型が下死点に到達する前に上型を停止できるタイミングであるので、材料や金型を傷付けることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態におけるミスフィード検知装置とプレス装置の概略構成図である。
【図２】ミスフィード検知装置の配置を説明するための（ａ）斜視図、（ｂ）断面図である。
【図３】電子式カムスイッチの作用を説明する図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）孔の位置による透過光の変化を説明する図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）孔の位置を表示する場合の表示例の図である。
【符号の説明】
１    ミスフィード検知装置
２    プレス装置
３    フィーダ
５    孔
１１    電子カム（電子式カムスイッチ）
１２    センサ（光学式センサ）
１３    検出用コントローラ（判定手段）
２１    上型
２２    下型
Ｓ    スポット
Ｗ    材料
Ｗ２  キャリア
【図１】
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【図２】
2004181514.tif 000004
【図３】
2004181514.tif 000005
【図４】
2004181514.tif 000006
【図５】
2004181514.tif 000007