(57)【要約】【課題】簡便な構成で精度良く加工を行うことができるプレス加工装置を提供すること。【解決手段】プレス手段と、被加工素材Ｗを金型内に搬送する搬送手段とを有し、被加工素材Ｗの重心を測定する手段と、被加工素材Ｗの重心ｇが金型の所定位置に一致するまで搬送するように制御する手段と、を備える偏肉調節装置を有する。精度低下の原因としてプレス加工を行う前の被加工素材に発生する偏肉を考慮して型内に搬送することに着目し、偏肉が製品形状に及ぼす影響を低減、補正することで加工精度を向上した。その結果、被加工素材の重心に基づいて搬送手段を制御して被加工素材を適正な位置に移動調節することができる。その結果、プレス加工品の不良率を低減できると共に、偏肉の調節値を明確にでき設備稼働率を向上できる。また、調節作業が容易になり、生産性が向上できる。【選択図】図２
2005319506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型を備え且つ被加工素材に対し該金型でプレス加工を行うプレス手段と、該被加工素材を該金型内に搬送する搬送手段と、を有するプレス加工装置であって、
該プレス加工前の該被加工素材の重心の位置を測定する重心測定手段と、該重心測定手段により測定された該被加工素材の該重心の位置が該金型の所定位置に一致するまで搬送するように前記搬送手段を制御する制御手段と、を備える偏肉調節装置を有することを特徴とするプレス加工装置。
【請求項２】
本プレス加工装置は複数の前記被加工素材を順番にプレス加工する装置であって、
前記偏肉調節装置は、前記プレス手段によりプレス加工された前記被加工素材の外形を測定して設計上の重心である設計重心の位置を導出する設計重心測定手段と、該プレス加工後の該被加工素材の加工後重心の位置を測定する第２重心測定手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第２重心測定手段により測定された前記加工後重心の位置と該設計重心の位置とのずれを解消するように前記所定位置を変化させる手段である請求項１に記載のプレス加工装置。
【請求項３】
本プレス加工装置は複数の前記被加工素材を順番にプレス加工する装置であって、
前記被加工素材は前記プレス加工前に行う鍛造操作により成形されたものであり、
前記偏肉調節装置は、該被加工素材の外形を測定して設計上の重心である第２設計重心の位置を導出する第２設計重心測定手段と、前記重心測定手段により測定された前記重心と該第２設計重心とのずれの大きさを該被加工素材を成形する該鍛造操作にフィードバックするフィードバック手段と、を備える請求項１又は２に記載のプレス加工装置。
【請求項４】
前記被加工素材の形状が円盤状又は円環状である請求項１〜３のいずれかに記載のプレス加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鍛造、剪断などの塑性加工を行うプレス加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鍛造などを行うプレス加工装置においても、ネットシェイプ加工、ニアネットシェイプ加工などが行われており、高い精度での加工が求められている。精度良く加工を行うために、鍛造などを行うプレス加工装置において、上下型の芯出しを精度良く行う装置が知られている（特許文献１）。特許文献１に開示されているプレス金型の芯出し装置は、調整ボルトを回転させることにより、上下型の芯出しを行うと共に、ホルダーに設けられた平坦面を移動子で押し、金型の回転を位置決めする。
【０００３】
具体的には、図４（特許文献１の図４を改変して引用）に示すように、上型９１ａ及び下型９１ｂよりなる金型９１をプレス９３に取り付ける上型ダイセット９２及び下型ダイセット９４の少なくとも一方に、金型９１を固定するホルダ９２ｂを水平方向に移動自在に設け、かつホルダ９２ｂの周辺部に、少なくとも３本の調節ボルト９８ａを放射方向に設けて、これら調節ボルト９８ａの先端を移動子９８ｅを介して上記ホルダ９２ｂの外周面に当接させると共に、上記調節ボルト９８ａの少なくとも１本に、移動子９８ｅをホルダ９２ｂの中心方向へ付勢する付勢手段９９を設けたもので、調節ボルト９８ａを回転させることにより上型９１ａ及び下型９１ｂの芯出し調節が短時間で精度良く行える装置である。
【特許文献１】特開平７−２１４１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の装置においては装置構成が複雑になる問題がある。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、簡便な構成で精度良くプレス加工を行うことができるプレス加工装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する本発明のプレス加工装置は、金型を備え且つ被加工素材に対し該金型でプレス加工を行うプレス手段と、該被加工素材を該金型内に搬送する搬送手段と、を有する。
（１）そして、該プレス加工前の該被加工素材の重心の位置を測定する重心測定手段と、該重心測定手段により測定された該被加工素材の該重心の位置が該金型の所定位置に一致するまで搬送するように前記搬送手段を制御する制御手段と、を備える偏肉調節装置を有することを特徴とする。
【０００７】
従来、加工後の製品精度が充分でない場合にはオペレータが鍛造条件を試行錯誤することで装置を調節して製品精度を向上していたところ、本発明者は精度低下の原因を簡易に修正する目的でプレス加工を行う前の被加工素材に発生する偏肉と被加工素材の重心の位置との関係に着目した。つまり、被加工素材における偏肉の発生を被加工素材の重心の位置を測定することで検出し、その偏肉を補正することで加工精度を向上することに成功した。
（２−１）そして、前記偏肉調節装置は、前記プレス手段によりプレス加工された前記被加工素材の外形を測定して設計上の重心である設計重心の位置を導出する設計重心測定手段と、該プレス加工後の該被加工素材の加工後重心の位置を測定する第２重心測定手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第２重心測定手段により測定された前記加工後重心の位置と該設計重心の位置とのずれを解消するように前記所定位置を変化させる手段であることが好ましい。この場合に本プレス加工装置は複数の前記被加工素材を順番にプレス加工する装置である。つまり、ある被加工素材に対してプレス加工を行った後に、その加工の程度を考慮して次の被加工素材に対するプレス加工を行うことを特徴としている。
（２−２）また、前記被加工素材は前記プレス加工前に行う鍛造操作により成形されたものである場合に、前記偏肉調節装置は、該被加工素材の外形を測定して設計上の重心である第２設計重心の位置を導出する第２設計重心測定手段と、前記重心測定手段により測定された前記重心と該第２設計重心とのずれの大きさを該被加工素材を成形する該鍛造操作にフィードバックするフィードバック手段と、を備えることが好ましい。この場合に本プレス加工装置は複数の前記被加工素材を順番にプレス加工する装置である。つまり、ある被加工素材の形態をフィードバックして次の被加工素材を形成することを特徴としている。
（２−３）つまり、これら２−１及び２−２の装置においては、設計上の重心であり形状から導出される設計重心と、実測した重心とのずれを測定して前工程にフィードバックすることで、何らかの原因により発生する偏肉（ずれ）の存在を次回のプレス加工時に反映させることが可能になり高い加工精度が実現できる。
（３）特に、前記被加工素材の形状が円盤状又は円環状であることが好ましい。なお、本明細書における「プレス加工」には鍛造及び剪断（打ち抜き）加工を少なくとも含む。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成を採用することで、被加工素材の重心の位置に基づいて搬送手段を制御して被加工素材を適正な位置に移動調節することができる。その結果、プレス加工品の不良率を低減できると共に、偏肉の調節値を明確にでき設備稼働率を向上できる。また、調節作業が容易になり、生産性が向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（構成）
本発明のプレス加工装置はプレス手段と搬送手段と偏肉調節装置とを有し、被加工素材に対してプレス加工する装置である。プレス手段は被加工素材をプレス加工する手段である。搬送手段は被加工素材を搬送する手段である。偏肉調節装置は搬送手段を制御することで、プレス加工後の被加工素材の偏肉の発生を抑制する装置である。具体的に偏肉調節装置は被加工素材の重心の位置を測定し、その重心の位置に基づいて搬送手段を制御する制御信号を搬送手段に出力する手段である。被加工素材は本装置によりプレス加工される素材である。被加工素材は鍛造などの前工程で加工される場合もある。また、数工程に分けて鍛造を行う場合には、それぞれの工程間での中間加工物が次工程における被加工素材に相当する。
【００１０】
プレス手段は金型と金型を駆動する油圧装置などからなる駆動手段とを備える。プレス手段は被加工素材をプレス加工する手段である。
【００１１】
搬送手段は被加工素材を前工程から金型内の所定位置にまで搬送する手段である。搬送手段は偏肉調節装置からの制御信号に基づき被加工素材の重心の位置を一致させる位置である所定位置を変化させる。搬送する所定位置を変化させる方法としては特に限定しない。例えば、被加工素材を保持するフィンガーの長さを調節することで行うことができる。フィンガーは搬送手段が被加工素材を把持する部位に設けられ、突出する長さを変化させることによって搬送手段に対する被加工素材の相対位置を変化できる。その結果、搬送手段は同じ動作をしていても搬送手段と被加工素材との相対位置が異なるために、被加工素材を金型内に搬送する位置を変化できる。フィンガーの長さの調節はフィンガーの突出量を操作するアクチュエータを設け、偏肉調節装置の制御手段からの制御信号に基づきそのアクチュエータを駆動することで行うことができる。また、偏肉調節装置から出力される制御信号に基づき、作業者がフィンガーの長さを調節することもできる。また、搬送装置としては移動位置の微調整が可能なロボットハンドを採用することもできる。ロボットハンドは偏肉調節装置の制御手段から入力される制御信号に基づき被加工素材を搬送する位置を変化させる。
【００１２】
偏肉調節装置は重心測定手段と制御手段とを備える。重心測定手段は金型内に搬送される前に被加工素材の重心の位置を測定する手段である。重心の位置を測定する方法としては特に限定しない。例えば、平板を複数のロードセルで支持し、その平板上に被加工素材を載置した状態で各ロードセルに加わる力の変化を各ロードセルの歪みの変化などから算出する方法が挙げられる。制御手段は搬送手段を制御できる制御信号を搬送手段に出力する手段である。制御信号は測定した重心の位置に基づき作製される。具体的には被加工素材の重心の位置が金型内の所定位置に一致するように搬送手段を制御する。なお、重心の位置を金型内の所定位置に合わせる際には金型上に被加工素材を載置した際に２次元的に一致させれば充分であると考えられる。
【００１３】
制御手段により搬送手段が被加工素材を搬送する位置である所定位置を制御する頻度は被加工素材毎に毎回行っても良いし、所定個毎に行ってもよい。例えば、ほとんどの被加工素材において重心の位置が変化するような場合には制御手段が搬送手段を制御する頻度が多くなる。
【００１４】
偏肉調節装置はその他にも設計重心測定手段と第２重心測定手段とを備えることができる。設計重心測定手段はプレス手段によりプレス加工された被加工素材の外形を測定し設計上で想定された重心の位置（設計重心と称する）を算出する手段である。被加工素材の外形を測定する方法としては、被加工素材に対して代表点を任意に設定し、それら代表点の位置及びそれら代表点間の長さを測定した測定データから設計上設定された重心の位置を算出する方法がある。例えば、加工後の形状が厚みが等しい円盤状又は円環状である場合にはその円の中心が設計重心の位置であると想定される。代表点の位置を測定する方法としては被加工素材に測定子を当接して直接測定する方法や、被加工素材の形状を画像データとしてカメラなどにより取り込み、取り込んだ画像データから算出する方法などが例示できる。第２重心測定手段はプレス加工後の被加工素材の実際の重心（加工後重心と称する）を測定する手段である。前述の重心測定手段と同様の手段が採用でき、同じ手段を兼用しても良い。設計重心測定手段と第２重心測定手段とを有する場合に、制御手段は第２重心測定手段により測定された加工後重心と設計重心とのずれを解消するように搬送手段を制御する手段とする。
【００１５】
また、被加工素材が鍛造操作により形成されている場合の偏肉に対応する目的で、偏肉調節装置は第２設計重心測定手段を備えることができる。第２設計重心測定手段はプレス加工前の被加工素材の外形を測定して設計上の重心を導出する手段である。第２設計重心測定手段は前述の設計重心測定手段と同様の構成が採用できるほか、兼用することもできる。
【００１６】
第２設計重心測定手段を備える場合は、偏肉調節装置は重心測定手段により測定された重心の位置とプレス加工前の被加工素材の設計上の重心の位置とのずれを解消するように、被加工素材を成形する操作を制御するフィードバック手段を備えることができる。また、重心のずれが所定値以上である場合に、その鍛造素材をプレス手段に搬送させないようにすることもできる。
【００１７】
（作用効果）
本発明のプレス加工装置は上記構成をもつことから以下の作用効果を発揮できる。被加工素材は搬送手段によりプレス手段の金型内の所定位置に搬送される。ここで金型内に搬送される前の被加工素材について重心測定手段により重心が測定される。制御手段は、測定された重心の位置が金型内の所定の位置になるように搬送手段を制御することでプレス加工後の偏肉の発生を防止できる。ここで、第２設計重心測定手段を有する場合には、形状から算出した重心である設計上の重心の位置と加工前の被加工素材における実際の重心の位置とのずれに基づき、フィードバック手段により被加工素材を鍛造する操作を制御することができるので、本プレス加工装置に適用される被加工素材の偏肉が抑制されるために、更に高精度なプレス加工品を得ることができる。なお、ずれがあまりに大きい場合には不良品とすることもできる。
【００１８】
更にプレス加工後の被加工素材の偏肉の発生をフィードバックすることができる設計重心測定手段及び第２重心測定手段を有することで、金型の過熱などにより発生するプレス加工後の偏肉を防止することができる。
【００１９】
従って、被加工素材のバラツキや金型の変化などの加工条件の変化が生じても高い精度を保ってプレス加工を行うことができる。
【００２０】
以上の操作はすべて重心の位置の測定により簡便に実現できるので、精度を向上するために試行錯誤を行うことが必須でなくなる利点がある。その結果、装置の稼働率が上昇しコスト低減に寄与できる。
【実施例】
【００２１】
（構成）
本実施例のプレス加工装置はプレス手段と搬送手段と偏肉調節装置とを有する。本装置は被加工素材Ｗを４つのプレス加工工程（図１：ａ〜ｃ工程までが鍛造、ｄ工程で打ち抜きを行う）で製品とする装置である。
【００２２】
プレス手段は金型（図略）とその金型を駆動する駆動手段（図略）とを有し、被加工素材Ｗに対して金型内で順次、プレス加工としての鍛造及び打ち抜きを行う装置である。金型は上型と下型とからなり、ａ〜ｄ工程を行うためにそれぞれ対応する形状を備えている。
【００２３】
搬送手段は金型内の所定位置に被加工素材Ｗを搬送する装置である。搬送手段は、図２に示すように、アーム１１、１２及び１３とそれぞれのアーム１１、１２及び１３に取り付けられたフィンガーｆ１〜ｆ４と各フィンガーｆ１〜ｆ４の各アーム１１、１２及び１３からの突出量を調節するフィンガー調節手段（図略）とから構成される。アーム１１、１２及び１３は相対的に移動することで被加工素材Ｗを把持する。アーム１１、１２及び１３は被加工素材Ｗを把持した状態で金型内を平行移動して被加工素材Ｗを搬送する。アーム１１、１２及び１３の動きは基本的に一定であり、フィンガーｆ１〜ｆ４の突出量を調節することで被加工素材Ｗの相対位置を調節している。フィンガーｆ１〜ｆ４はフィンガー調節手段により突出量が調節される。フィンガー調節手段は制御信号に従いフィンガーの突出量を調節する。制御信号は後述する偏肉調節装置が備える制御手段が出力する。
【００２４】
搬送手段はプレス手段の外部からａ工程を行う金型の部分に被加工素材を搬送した後、駆動手段を作動させて被加工素材を加工する。次いで、ａ工程を行う金型の部位からｂ工程を行う金型の部位にまで被加工素材を搬送しプレス加工を行う。後はｃ工程及びｄ工程と順次、被加工素材を搬送していき、ｄ工程での加工が終わった後にプレス手段の金型内から製品（被加工素材）を取り出す。
【００２５】
偏肉調節装置は重心測定手段（図略）と制御手段（図略）とを備える。重心測定手段は搬送手段により把持された被加工素材Ｗの重心の位置ｇを測定する手段である。制御手段は測定された重心の位置に基づきフィンガー調節手段を制御する制御信号を出力する手段である。制御手段はロジックなどにより構成される。
【００２６】
具体的な制御信号としては、図２に示すように、搬送手段により把持された被加工素材Ｗについて測定された重心の位置ｇが金型内の所定の位置に一致するようにフィンガーｆ１〜ｆ４の突出量を調節するような信号である（図２においては重心ｇの位置と被加工素材Ｗの中心の位置ｃとのずれを著しく大きなものとして誇張して表示している）。金型内の所定の位置とは加工後の被加工素材Ｗの本来の重心の位置が存在すべき位置である。
【００２７】
偏肉調節装置は、(1)ａ工程を行う金型の部分に被加工素材を搬送する場合、(2)ａ工程を行う金型の部分からｂ工程を行う金型の部分に被加工素材を搬送する場合、(3)ｂ工程を行う金型の部分からｃ工程を行う金型の部分に被加工素材を搬送する場合、そして(4)ｃ工程を行う金型の部分からｄ工程を行う金型の部分に被加工素材を搬送する場合のすべてについて被加工素材Ｗの重心を測定して搬送手段に制御信号を出力している。なお、被加工素材Ｗの重心位置の測定は、求められる製品の精度やずれの発生頻度などに応じて、一部の被加工素材Ｗに対して行ったり、ａ〜ｄ工程の間の一部の間でのみ行うこともできる。
【００２８】
（作用効果）
本装置によると、ａ工程：つぶし（ａ）、ｂ工程：荒地（ｂ−１）、ｃ工程：仕上げ（ｃ−１）、そしてｄ工程：芯抜き（ｄ−１）、と進行するにつれて被加工素材Ｗが加工されていき最終的には円環状の製品（ｄ−１）が形成される。ここで、何らかの原因により、被加工素材Ｗに偏肉が発生することがある。偏肉とはｂ−２に示すようなバリＢの発生やひけｈの発生などにより生じたり、厚みの不均一化（ｃ−２に示すように図面左方の厚みｔ１の方が図面右方の厚みｔ２よりも薄くなっている）などに由来する。また、ｄ工程における芯抜き時に中心がずれることで、本来等しくなる円環の幅ｍ１及びｍ２が異なる大きさになることがある。
【００２９】
上述したような理由などで偏肉が発生すると、被加工素材Ｗの重心の位置ｇが本来の重心の位置ｃからずれることになる。偏肉調節装置により重心の位置ｇを測定し、その重心の位置を基準として金型内への搬送位置を決定することで、次工程に送られる被加工素材Ｗの形状の正確性が向上できる。また、被加工素材Ｗを搬送する位置の調節をシステマチックに行うことが可能になり調整を簡単に且つバラツキなく行うことができる。
【変形例】
【００３０】
本変形例の装置は、被加工素材Ｗの形状を測定し、その測定した結果から被加工素材Ｗの設計上の重心の位置ｃを算出する設計重心測定手段を有する以外は、実施例のプレス加工装置とほぼ同様の構成をもつ。設計重心測定手段は、図３に示すように、被加工素材Ｗの形状を測定するために測定子２１及び２２を被加工素材Ｗに当接させる。制御手段は、当接した位置を測定子に接続される変位センサ（図略）により読み取り、被加工素材Ｗの形状を算出する。算出された形状データから本来の重心（設計重心）の位置ｃを導出する。図３（ａ）のように外側から当接すると被加工素材Ｗの外径ｄ１を測定することができ、被加工素材Ｗが円環状である場合に図３（ｂ）のように内側から当接させれば円環の内径ｄ２を測定することができる。測定子は複数個、用意して複数箇所から内外径を測定し、被加工素材Ｗ本来の形状からのずれを検出する。
【００３１】
制御手段は、形状から導出した本来の重心の位置ｃと、重心測定手段により測定した重心の位置ｇとのずれを求め、前の工程に対してフィードバックを行う。具体的に一例を挙げると、ｃ工程に供される被加工素材Ｗにおいて、重心の位置ｇと本来の重心の位置ｃとがずれている場合にはｂ工程に対してフィードバックを行う。つまり、ｂ工程にて被加工素材Ｗを金型内に搬送する位置である所定位置をｃ工程前（つまりｂ工程後）に発生した重心の位置ｇと本来の重心の位置ｃとのずれに応じて移動させる。
【００３２】
その結果、金型の熱膨張などにより発生する恒常的な被加工素材Ｗの偏肉の発生を効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例のプレス加工装置により被加工素材を加工する工程を説明した図である。
【図２】実施例のプレス加工装置が有する搬送手段の概略図である。
【図３】変形例のプレス加工装置が有する設計重心測定手段の一部の概略図である。
【図４】従来のプレス加工装置の概略図である。
【符号の説明】
【００３４】
１１、１２、１３…アーム
ｆ１〜ｆ４…フィンガー
２１、２２…測定子
Ｗ…被加工素材
ｇ…重心（実測）
ｃ…重心（設計上の重心）
【図１】
2005319506.tif 000003
【図２】
2005319506.tif 000004
【図３】
2005319506.tif 000005
【図４】
2005319506.tif 000006