(57)【要約】　　　（修正有）【課題】設置面積や設備費用の増大を招かずに生産効率をより一層高めることができるように構成された多品種少量生産に特化したプレスラインを提供する。【解決手段】１基のプレス機で複数工程をサイクル生産するプレスラインにおいて、プレス機６に対する材料の投入及び成型品の取り出しを行うべく旋回アームを備えた汎用ロボット５を、当該ロボットの旋回アームの作動範囲内に設けられた保持具の保管台１２にアクセスして保持具の交換を自動的に行うようにプログラムすると共に、プレス機に中間工程品を搬送する搬送装置９上に中間工程品を位置決め載置する作業領域を、プレス機の金型交換作業領域から離間したところに設定するものとする。これにより、プレス機の金型交換作業と搬送機の保持具あるいは位置決め治具の交換作業とを同時に行うことができるので、段取り替えに要する時間の短縮が可能となり、ライン全体としての稼働率を高めることができる。【選択図】　　　図１
2004136300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１基のプレス機で複数工程をサイクル生産するプレスラインであって、
前記プレス機に対する材料の投入及び成型品の取り出しを行うべく旋回アームを備えた汎用ロボットを、当該ロボットの旋回アームの作動範囲内に設けられた保持具の保管台にアクセスして前記保持具の交換を自動的に行うようにプログラムすると共に、
前記プレス機に中間工程品を搬送する搬送装置上に前記中間工程品を位置決め載置する作業領域を、前記プレス機の金型交換作業領域から離間したところに設定することを特徴とするプレスライン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレスラインに関し、特に多品種少量生産での生産性をより一層高めることのできるプレスラインに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
板金のプレス加工を行うプレスラインにおいては、所定形状の製品をシート材から成型するのに、例えば図８に示すように、シート材から基本的な製品形状を造り出すドロー加工を行う第１工程、ドロー加工された成型品から外周の不要部分を切除するトリミング加工を行う第２工程、成型品に孔を開けるピアス加工を行う第３工程、曲げ込みを行って最終製品形状を成型するバーリング加工を行う第４工程の４つの工程を経て最終製品が製造される。この際、加工目的物の形状や搬送姿勢が工程毎に異なることになるので、搬送装置に設けられる位置決め治具（ネスト）や保持具（ハンドリングアタッチメント）を、製品の種類および工程に応じて用意しておかねばならない。また、加工目的物が変わる都度、その工程毎に金型交換や治具交換などの段取り替えを行わねばならない（例えば、特開平６−３２８１６４号公報を参照されたい）。
【０００３】
特に、少品種多量生産向きに計画された従来の自動化プレスラインにおいては、プレス機の金型交換は自動で行われているが、プレス機に対する加工目的物の投入、或いは取り出しを行うロボット及び搬送機の位置決め治具や保持具の交換は作業者の人手によって行われていた。そのため、この作業を金型交換と同時に行うことは安全性確保の面から許されず、段取り替えの時間短縮が困難であった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−３２８１６４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、少品種多量生産向きに計画された自動化プレスラインの場合は、同一製品を長時間に渡って製造し続けるので、プレス機の稼働時間に対する段取り替え時間の比率は比較的低くて済むが、多品種少量生産の場合は、段取り替えを頻繁に行わねばならないので、プレス機の稼働時間に対する段取り替え時間の比率が相対的に高くならざるを得ない。そのため、従来の少品種多量生産向き自動化プレスラインのシステム構成を踏襲して多品種少量生産における生産性を高めようとすると、多品種に対応させるための位置決め治具や保持具がこれまで以上に多数必要となるので、スペース効率の低下や製造コストの増大を余儀なくされる。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消すべく案出されたものであり、その主な目的は、設置面積や設備費用の増大を招かずに生産効率をより一層高めることができるように構成された多品種少量生産に特化したプレスラインを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明は、１基のプレス機で複数工程をサイクル生産するプレスラインにおいて、プレス機に対する材料の投入及び成型品の取り出しを行うべく旋回アームを備えた汎用ロボットを、当該ロボットの旋回アームの作動範囲内に設けられた保持具の保管台にアクセスして保持具の交換を自動的に行うようにプログラムすると共に、プレス機に中間工程品を搬送する搬送装置上に中間工程品を位置決め載置する作業領域を、プレス機の金型交換作業領域から離間したところに設定するものとした。
【０００８】
このようにすれば、プレス機の金型交換作業と搬送機の保持具あるいは位置決め治具の交換作業とを同時に行うことができるので、段取り替えに要する時間の短縮が可能となり、ライン全体としての稼働率を高めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本発明に基づき構成されたプレスラインの全体レイアウトを示している。このプレスラインは、シート材分離装置１、シート材取出しロボット２、シート材洗浄装置３、シート材位置決め装置４、ローディングロボット５、プレス機６、アンローディングロボット７、成型品搬送コンベア８、及び中間工程品搬送装置９からなっている。
【００１１】
シート材分離装置１は、図２に併せて示すように、シート材載置テーブル１ａ及び複数の分離ヘッド１ｂからなっている。シート材載置テーブル１ａ上には、取り扱うシート材の寸法・形状に応じて材料支持台１ｃの位置を任意に変更できるように、材料支持台１ｃを装着するための孔が等間隔で多数開けられている。そしてシート材の寸法・形状に応じて位置決めされた複数の材料支持台１ｃ上に、２０枚から４００枚重ねのシート材Ｓがフォークリフト或いは天井クレーンで下ろされた後、これらの重なったシート材Ｓは、磁力とノズルから噴出する圧縮空気とを利用した分離ヘッド１ｂにより、１枚ずつ分離して取り出せるように捌かれる。なお、複数の分離ヘッド１ｂは、シート材Ｓの輪郭の違いに応じて常にシート材Ｓの端縁に当接させることができるように、個々に首振り可能且つ流体圧シリンダによって進退可能に構成されている。
【００１２】
分離ヘッド１ｂで捌かれたシート材Ｓは、旋回および昇降可能なアーム２ａを有するシート材取出しロボット２によって上から順に一枚ずつ取り出され、洗浄装置３に送り込まれる。
【００１３】
シート材取出しロボット２は、多関節型の汎用ロボットであり、そのアーム２ａの先端には、図３に示すように、取り扱うシート材の寸法・形状に応じて変更可能なアタッチメント式に構成された保持具１１が装着されている。この保持具１１は、ロボット２のアーム端に設けられたエア駆動或いは電磁駆動の自動チャッキング装置２ｂによって着脱自在に構成されたベース部１１ａと、ベース部１１ａに対してワンタッチ式のトグルクランプなどを介して結合されたパイプアーム１１ｂと、取り扱うシート材の寸法・形状に応じてパイプアーム１１ｂ上の適宜な位置に配置された複数のエア吸着盤１１ｃとを備えており、エア吸着盤１１ｃに負圧を供給することによってシート材を吸着・保持し、負圧を断つことでシート材を放すようになっている。
【００１４】
ここでロボット２のシート材搬送ミスを検知するために、エア吸着盤１１ｃの真空圧を常時監視するようになっている。そして吸着ミスやシート材の途中落下が真空圧の低下（正圧になる）によって検知された場合には、自動的に運転を停止すると同時に警報を発するようになっている。
【００１５】
他方、交換用保持具１１は、ロボット２の背後に設置された架台１２上の規定位置に支持されており、別途入力されるシート材の種別信号に応じてアーム２ａ及び自動チャッキング装置２ｂをロボット２が自ら制御して保持具１１の交換を行うように、予めティーチングされたプログラムに従って作動するようになっている。
【００１６】
なお、ロボット２の作動範囲は、汎用機の仕様をそのまま利用できるように計画されており、設備費用の低廉化が図られている。
【００１７】
シート材洗浄装置３は、外観部品の生産性並びに品質向上のためにシート材Ｓの表面を洗浄するものであり、シート材取出しロボット２が取り出したシート材Ｓを装置内に送り込ませるためのシート材搬送コンベア３ａを備えている。このシート材搬送コンベア３ａは、シート材Ｓがばたつかないようにするために、電動駆動される帯磁ベルトを備えている。また帯磁ベルトだけではシート材Ｓの重量を支持できないので、荷重を支持するための補助ローラコンベアが併設されている。シート材搬送コンベア３ａには、板厚センサが設けられており、搬送されるシート材Ｓの板厚を検知し、板厚の異なるものの混在や、２枚重ねを検知した場合には、自動的に運転を停止すると同時に警報を発するようになっている。
【００１８】
シート材洗浄装置３は、上下両面からシート材Ｓを挟み込んで洗浄装置内へ取り込む摩擦駆動ローラ３ｂと、ノズルから洗浄液を吹き付けると同時にシート材Ｓの表面からゴミなどを擦り取るためのブラシローラ３ｃと、シート材Ｓの上下両面に付着した洗浄液を洗浄後の部分から除去するための洗浄液除去ローラ３ｄとからなっている。各ローラは、電動モータによって駆動される。
【００１９】
シート材洗浄装置３から排出されたシート材Ｓは、その位置のばらつきが大きく、そのままではプレス機６の金型の所定の位置へ投入することはできないので、ローディングロボット５が取り上げて旋回しただけでプレス機６の金型に投入できるようにするために、シート材位置決め装置４によって事前に位置決めが行われる。
【００２０】
シート材位置決め装置４は、図４及び図５に示すように、シート材洗浄装置３から排出されたシート材Ｓが自由に移動できるようにローラテーブル４ａを備えている。そしてローラテーブル４ａの周囲には、流体圧シリンダ４ｂ或いはボールスクリュー機構４ｃで作動する位置決めストッパ４ｄ・４ｅ・４ｆが前後左右に設けられており、別途入力されるシート材Ｓの種別信号に応じて規定されたストロークに従って各ストッパ４ｄ・４ｅ・４ｆがローラテーブル４ａの搬送面上に突出して移動するようになっている。これにより、ローラテーブル４ａ上のシート材Ｓの前後左右位置が自動的に規定されるようになっている。
【００２１】
シート材位置決め装置４上に位置決め載置されたシート材Ｓあるいは中間工程品搬送装置９で送られた中間工程品Ｍは、図６に併せて示すように、シート材位置決め装置４に設けられた例えば電磁式の近接センサが発する位置決め完了信号、あるいは中間工程品搬送装置９の前進完了信号に応じて起動するローディングロボット５により、プレス機６の金型６ａに投入される。
【００２２】
このローディングロボット５は、シート材取出しロボット２と同一仕様のロボットを利用しており、吸着ミスやシート材の途中落下がエア吸着盤の真空圧から検知された場合に自動的に運転を停止し且つ警報を発する点、およびロボットの背後に設置された架台１２に支持された交換用保持具を加工目的物の違いに応じてロボット５が自ら交換する点は、シート材取出しロボット２と同様である。
【００２３】
プレス機６は、ローディングロボット５で搬送されたシート材Ｓあるいは中間工程品Ｍを金型６ａで加工するための装置であり、金型６ａに取り付けられた材料投入センサが、加工目的物の投入されたことを検知すると起動する。
【００２４】
プレス機６で加工された成型品は、ローディングロボット５と実質的に同一仕様のアンローディングロボット７によって金型６ａ内から取り出され、成型品搬送コンベア８にて中間工程品置き場Ｐ、あるいは完成品置き場へと搬出される。
【００２５】
成型品搬送コンベア８は、周知のベルトコンベアであり、適宜な枚数をまとめて間欠的に搬送しても良いし、プレス機６のタクト時間に合わせた速度で連続的に搬送しても良い。駆動源にインバータモータのような可変速モータを用い、搬送速度を任意に制御可能に構成することが好ましい。
【００２６】
このプレスラインは、全工程を１台のプレス機６で加工するように構成されている。従って、アンローディングロボット７によってプレス機から取り出された中間工程品Ｍは、所定の保管場所に仮置きされる。そして適宜な数量の中間工程品Ｍが製造されたところで次工程のための段取り替えを行い、その後に中間工程品Ｍをプレス機６に再投入するが、この中間工程品Ｍは洗浄装置３を通らないので、別ルートでローディングロボット５の作業エリアに搬送する必要がある。
【００２７】
そのための搬送装置として、プレス機６の金型交換エリアＥに隣接する位置に、中間工程品搬送装置９が設置されている。この中間工程品搬送装置９上からローディングロボット５が取り出してアーム５ａを所定角度旋回させるだけでプレス機６の金型６ａに中間工程品Ｍを投入することができるように、中間工程品搬送装置９の反プレス機側の移動端には、部品毎に交換可能な位置決め治具が取り付けられた昇降装置１３が設置されている。
【００２８】
この昇降装置１３と中間工程品搬送装置９とは、図７に示すように、共にフォーク状の中間工程品受け台９ａ・１３ａを備えており、所定位置では互いのフォークの隙間で干渉せずに上下にすり抜けられるようになっており、昇降装置１３の中間工程品受け台１３ａの位置決め治具上に中間工程品Ｍを人手により載置して起動ボタンを押すと、中間工程品搬送装置９の中間工程品受け台９ａの下方へ昇降装置１３が下降し、この際に中間工程品搬送装置９の中間工程品受け台９ａ上に中間工程品Ｍが載置されるようになっている。そしてこれを検知して中間工程品搬送装置９がローディングロボット５に向けて中間工程品Ｍを搬送するようになっている。中間工程品搬送装置９は、ガイドレール９ｂ上を走行する台車９ｃの前後にリンクチェーンを掛け渡し、リンクチェーンを減速機付きモータで往復駆動することにより、搭載場と荷下ろし場との間を往復移動するようになっている。このようにして、プレス機６の稼働エリアから離れた位置で中間工程品Ｍを作業員が取り扱うので、昇降装置１３の位置決め治具の交換作業をプレス機６の金型交換と同時に行うことができる。
【００２９】
なお、シート材分離装置１上に投入されたシート材Ｓを取り出すシート材取出しロボット２は、中間工程を行う間は休止しており、保持具１１の交換頻度は他のロボット５・７に比して格段に低い。従って、このシート材取出しステージでの保持具１１の交換作業は、自動化を省略しても全体的な段取り替え時間に影響を及ぼさずに済むので、本実施例のシート材取出しステージにおいては、交換用保持具１１の自動交換を行うための架台１２を省略している。
【００３０】
【発明の効果】
以上詳述した通り本発明によれば、プレス加工の全工程を１基のプレス機で行うが、搬送システムに汎用ロボットを採用してその自由度を生かすことにより、プレス金型の交換作業と搬送システムの位置決め治具や保持具の交換作業とを同期させることができる。従って、一つの製品の製造に複数工程必要な場合に、全製造工程に要する時間に対する段取り替え時間の比率を低くすることができ、多品種少量生産における生産効率を高める上に多大な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプレスラインの全体レイアウト図
【図２】シート材取出しロボットの作業エリアを示す側面図
【図３】保持具の斜視図
【図４】サイドストッパの概略構成図
【図５】フロント（リア）ストッパの概略構成図
【図６】ローディングロボットの作業エリアを示す側面図
【図７】昇降装置と中間工程品搬送装置との関係図
【図８】本プレスラインの工程図
【符号の説明】
１　シート材分離装置
２　シート材取出しロボット
３　シート材洗浄装置
４　シート材位置決め装置
５　ローディングロボット
６　プレス機
７　アンローディングロボット
８　成型品搬送コンベア
９　中間工程品搬送装置
１１　交換用保持具
１２　架台
１３　昇降装置
【図１】
2004136300.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004136300.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004136300.tif 000007
【図６】
2004136300.tif 000008
【図７】
2004136300.tif 000009
【図８】
2004136300.tif 000010