(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械前面に位置する上テーブル(1) 及び下テーブル(2) と、機械の両端の背後側で上テーブル(1) と下テーブル(2) とを連結しているＣ形のサイドフレーム(5) とを主要構成部材とするフレームを備えた曲げ加工プレスにおいて、
２枚のサイドフレーム(5) 相互の間のテーブル(1),(2) の背後側で上下テーブル(1),(2) を連結している１個または複数個のバックフレーム(6) と、このバックフレーム(6) にワークの挿入及び当該挿入部分の加工時における揺動を妨げない大きさで設けられたＣ形切欠(7) と、サイドフレーム(5) 及びバックフレーム(6) の配置に対応して機械の幅方向に分断されかつ個別に昇降を案内された複数個のラム(3) と、分断されたラム(3) のそれぞれを個別に昇降させる複数の昇降駆動装置(10)と、複数の昇降駆動装置のそれぞれを個別に制御する制御装置(21)と、複数の昇降駆動装置(10)を個別制御と同期制御に切り換える切換手段(25)とを備えている、曲げ加工プレス。
【請求項２】
分断されたラム(3) のそれぞれを昇降させる各昇降駆動装置(10)に個別に設けられた昇降ストロークの補正手段(22)と、分断された各ラム(3) に対応する各部分におけるテーブル(1),(2) 間の相対変位を検出するゲージ(16)とを備え、各ラム(3) に対応するゲージ(16)の測定値により、当該ラムの昇降駆動装置(10)の補正手段(22)の補正値を設定することを特徴とする、請求項１記載の曲げ加工プレス。
【請求項３】
分断されたラム(3) の背後のバックフレーム(6) 相互またはバックフレーム(6) とサイドフレーム(5) との間の空間にバックゲージの機能を備えたロボット(30,40) が配置され、このロボット(30,40) はテーブル(1,2) の背後側でワークを把持するハンド(36)と、このハンド(36)をテーブル(1,2) の延在方向に水平移動させる搬送駆動機構(32,33) を備えている、請求項１または２記載の曲げ加工プレス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、接近運動を行う一対の金型（ポンチとダイ）で板材の曲げ加工を行うプレスに関するもので、特にブレーキプレス等と呼ばれている直線曲げ加工を主体とするプレスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
主として板材の直線曲げ加工のために使用されるブレーキプレスと呼ばれているプレスは、主要な構成要素として、フレームとラムとラムの昇降駆動装置とバックゲージと呼ばれている材料の位置決め装置とを備えている。フレームは、機械の前面（作業者側）にワークの加工領域を挟んで上下に配置された上テーブルと、下テーブルと、機械の両側の背後で上下のテーブルを連結しているＣ形のサイドフレームとを主要な構成部材として構成されている。上テーブル、下テーブル及びラムは、通常左右に幅広い厚肉の板材で形成され、ラムは上テーブル（上駆動の機械）または下テーブル（下駆動の機械）の両側に設けられた垂直方向のガイドに沿って昇降駆動される。ラムとこれに対向するテーブルには、ポンチとダイとが装着され、ラムの昇降動作により、ポンチとダイとの間に挿入された板材を機械の左右方向の折曲線に沿って折り曲げる。バックゲージは、ポンチ及びダイの背後に位置しており、板材の奥端をこのバックゲージに当接させることによって板材の位置決めを行う。
【０００３】
ラムの昇降駆動装置としては、従来は主に油圧シリンダが用いられていたが、サーボモータとボールネジの組合せにより駆動する構造が、ラムの位置決めを正確かつ容易に行うことができるという利点を有することから、小型の機械を中心に多く採用されるようになってきている。昇降駆動装置は、大型の機械ではラムの両端に配置され、小型の機械ではラムの中央に１個のみ配置される。
【０００４】
加工されるワークには種々の大きさのものがあり、また要求される加工精度も様々である。大きなワークを加工するには、当然のことながら、大きな機械が必要で、ラム及びテーブルの左右幅寸法を大きくしなければならない。一方テーブルやラムには加工反力が作用し、テーブルの両端をサイドフレームで固定しているフレーム構造の関係で、ラムやテーブルに曲げ歪みが生ずる。この曲げ歪みは、ラムやテーブルの幅寸法の３乗に比例する。ラムやテーブルの曲げ歪みによって、ワーク加工時におけるポンチとダイとの間隙がワークの両端部と中央部とで異なることとなり、いわゆる中ダレと呼ばれるような現象を生じて、ワークの加工精度を低下させる。
【０００５】
加工反力によるテーブルやラムの歪を補正する手段として、楔材によって型の高さを調整したり、固定側の型をフローティング構造で受けて、フレームの変形に追従させるようにした構造が用いられているが、このような手段は、ワークの加工に先立つ段取り作業を非常に面倒にし、作業者に熟練が要求されるとともに、段取り時間が長くなって生産性が低下する。
【０００６】
加工精度を低下させる機械の歪のもう一つのものは、サイドフレームの撓みである。サイドフレームがテーブルの後ろ側にのみ存在している関係上、加工反力による上テーブルと下テーブルを引き離そうとする力は、サイドフレームに曲げ変形を生じさせる。サイドフレームに設けられたＣ形の切欠は、サイドフレームの配置間隔寸法を越えるワークの加工を可能にし、またワークを機械の側方から加工領域に挿入することを可能にしているが、このＣ形切欠の寸法を大きくすると、サイドフレームにかかる曲げモーメントの腕長さが長くなるとともに、曲げに抵抗するのに有効なサイドフレームの奥行き寸法を低下させ、そのためにサイドフレームの撓みが非常に大きくなる。そこでサイドフレームに設けるＣ形切欠は、可能な限り小さいものとし、両サイドフレームを機械の側端に設けてテーブルの後ろ側に広いスペースを取り、このスペースにワークを深く差し込んで折曲げ加工できる構造としている。
【０００７】
小さなワークを大型のプレスで加工することは可能であるが、工場のスペース効率及び設備効率の点で不利である。一方、大きなワークを小型のプレスで加工することは通常は不可能である。そこで一般のプレス工場では、大型、中型、小型のプレスを設置して、最も効率良く加工が行われるように生産計画を立てる。しかしワークの種類は変動するので、大きなワークが多くなると小型のプレスが遊んでしまい、小さなワークが多くなると大型のプレスで小さなワークを加工しなければならないという事態が起こる。
【０００８】
大型のプレスで小型のワークを加工する場合、ラムとこれに対向するテーブルとに工程の異なる複数の金型を取り付けて、ワークを横方向に移動させながら、１台のプレスで順に複数工程の加工を行うということも行われる。しかしこのような手段を採用しても、設置した複数の金型に複数のワークを同時に挿入して同時加工を行うということは通常困難で、金型を複数個装着したとしても、一工程ずつ加工しているのが普通であり、作業能率を改善するということにはならない。
【０００９】
機械の前面にロボットやワークを搬送するコンベアを配置して、自動加工を行うプレス装置は公知である。１台のプレスに複数工程の金型を装着した場合に、その工程数に応じたロボットを設置してプレスへのワークの挿入及び取出しを同期して行えば、作業効率の改善を図ることができる。しかしながら、プレスの手前にロボットを配置する通常の構成では、２工程を同時に行うときは２台のロボットを、３工程を同時に行うときは３台のロボットを機械前面に配置しなければならず、ロボットの設置スペースおよびコストの点で実際的ではない。機械の前面にロボットが１台だけしか設置されていない場合であっても、少ロットの場合には、ロボットの段取りのためにかえって加工能率が低下するということが起こり、また機械への作業者の接近性を悪化させるので、試験曲げを行いながらラムのストロークや金型の高さを調整するというような段取り作業の作業性を大きく低下させる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上述した従来の曲げ加工プレスの種々の問題点に鑑み、第１に、大型のプレスで小型のワークを加工するときの作業効率を向上させることにより、大型のプレスで小型のワークを加工するときのスペース効率や設備効率の低下を解消することを第１の課題としている。第２に、特に大型のプレスで問題となるラムやテーブルやサイドフレームの撓みによる加工精度の低下や段取り作業の困難性を解消すること、第３に、一台のプレスで複数工程の加工を同時に行うときに特に有効なワーク搬送用のロボットの効果的な配置構造を得ることを課題としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、機械前面に位置する上テーブル１及び下テーブル２と、機械の両端の背後側で上テーブル１と下テーブル２とを連結しているＣ形のサイドフレーム５とを主要構成部材とするフレームを備えた曲げ加工プレスに係るものである。
【００１２】
この発明の請求項１の曲げ加工プレスは、２枚のサイドフレーム５相互の間のテーブル１、２の背後側で上下テーブル１、２を連結している１個または複数個のバックフレーム６と、このバックフレーム６にワークの挿入及び当該挿入部分の加工時における揺動を妨げない大きさで設けられたＣ形切欠７と、サイドフレーム５及びバックフレーム６の配置に対応して機械の幅方向に分断されかつ個別に昇降を案内された複数個のラム３と、分断されたラム３のそれぞれを個別に昇降させる複数の昇降駆動装置１０と、複数の昇降駆動装置のそれぞれを個別に制御する制御装置２１と、複数の昇降駆動装置１０を個別制御と同期制御に切り換える切換手段２５とを備えていることを特徴とするものである。この構成により、上記第１の課題が達成される。
【００１３】
請求項２の曲げ加工プレスは、上記請求項１記載の事項を備え、更に、分断された各ラムに対応する各昇降駆動装置毎に個別に設けられた昇降ストロークの補正手段２２と、分断された各ラム３に対応する各部分におけるテーブル１、２間の相対変位を検出するゲージ１６とを備え、各ラム３に対応するゲージ１６の測定値により、当該ラムの昇降駆動装置１０の補正手段２２の補正値を設定することを特徴とするものである。この構造により、上記第１の課題と第２の課題が共に達成される。
【００１４】
ゲージ１６の具体例としては、基端をテーブルの一方２に固定して先端を他方１に近接させたＣ形のゲージフレーム１５の当該先端と他方のテーブル１との間の相対変位をリニアスケール等で検出する構造、レーザー測長器などでテーブル１、２の一方から他方の変位を測定する構造、フレームに装着した測定器で両テーブル１、２の変位をそれぞれ計測して差分を求める構造などを挙げることができる。
【００１５】
請求項３に係る曲げ加工プレスは、上記事項を備えた曲げ加工プレスにおいて、分断されたラム３の背後のバックフレーム６相互またはバックフレーム６とサイドフレーム５との間の空間にバックゲージの機能を備えたロボット３０、４０が配置され、このロボット３０、４０はテーブル１、２の背後側でワークを把持するハンド３６と、このハンド３６をテーブル１、２の延在方向に水平移動させる搬送駆動機構３２、３３を備えているものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１ないし図４は、この発明の第１実施例を示したものである。上テーブル１及び下テーブル２は、左右幅寸法の大きな１枚の厚肉板によって形成されており、上テーブル１の前面には、幅方向に四分割されたラム３が上テーブル１に固定されたガイド４に案内されて個別に昇降自在に装着されている。上テーブル１と下テーブル２とは、両端のサイドフレーム５とラム３の分断位置の背後に設けたバックフレーム６とによって一体に連結されている。
【００１７】
バックフレーム６は、サイドフレーム５と等しい側面形状を有しており、かつサイドフレーム５及びバックフレーム６に設けたＣ形切欠７は、最大加工寸法のワークの挿入を妨げない大きな切欠としている。従って、加工反力によるサイドフレーム５及びバックフレーム６の撓み（あご開き現象）は大きくなる。
【００１８】
４個に分断されたラム３には、昇降駆動装置１０が各ラム毎に設けられている。図の昇降駆動装置は、ＡＣサーボモータ１１の回転をタイミングベルト１２によってボールネジ１３のナット部材１４に連結した構造で、ボールネジ１３はラム３の頂辺に立設され、ナット部材１４は、上テーブル１に回転自在かつ軸方向移動不能に装着されている。従って、ＡＣサーボモータ１１を正逆転することにより、ボールネジ１３を介してラム３が昇降駆動される。
【００１９】
２枚のサイドフレーム５及び３枚のバックフレーム６に近接して、Ｃ形のゲージフレーム１５が下テーブル２に固着して設けられている。ゲージフレーム１５の上端は、上テーブル１の背面に近接した位置にあり、ゲージフレーム１５の先端と上テーブル１の背面とが対向する部分に、リニアスケール１６が装着されている。
【００２０】
前述したように、サイドフレーム５及びバックフレーム６のＣ形切欠７を大きくした関係上、加工反力によりサイドフレーム５及びバックフレーム６が撓んで、上テーブル１は上方に変位する。一方ゲージフレーム１５には、外力が全く作用しないため、ゲージフレーム１５の先端は変位せず、従ってリニアスケール１６により、下テーブル２に対する上テーブル１の相対変位量が検出される。
【００２１】
分割された各ラム毎に設けた４個の昇降駆動装置１０のそれぞれに、制御器２１が設けられ、この制御器のストローク信号は、補正手段２２を経て、各昇降駆動装置のＡＣサーボモータ１１に与えられている。各補正手段２２には、制御対象となるＡＣサーボモータ１１の両側にあるリニアスケール１６の検出信号が入力されている。補正手段２２は、制御器２１から与えられたストローク量に両側のリニアスケール１６で検出された撓みの平均値を加えて、ＡＣサーボモータ１１を駆動する。
【００２２】
すなわち加工反力により、上テーブル１がたとえば０．２ｍｍ上方へ変位したとすれば、その変位はリニアスケール１６で検出され、補正手段２２は制御器２１から与えられたストローク量に０．２ｍｍに対応する量を加算して、ＡＣサーボモータ１１を駆動する。従って上テーブル１の変位は、補正手段２２によって常に補正されて、ラム３を下降させたときのポンチ２３とダイ２４の間隙は、常に制御器２１によって指令された値に正確に保持されることとなる。
【００２３】
リニアスケール１６は、サイドフレーム５及びバックフレーム６の撓みのみでなく、下テーブル２及び上テーブル１の撓みも検出するから、上記制御によりポンチ２３とダイ２４との間隙は、テーブルの左右幅方向にも略一定に保持される。
【００２４】
すなわち上記装置では、テーブルの幅方向に分割した複数個のラムがそれぞれの位置におけるテーブルの変位量に応じて補正されてストロークするので、上下のテーブルの曲げ撓みも補正されて、幅の広いワークでも中ダレを起こさずに正確に曲げることができる。
【００２５】
図４の一番右側を除く制御器２１と補正手段２２との間には、切換スイッチ２５ａ、２５ｂ、２５ｃが設けられている。切換スイッチ２５ａ、２５ｂ、２５ｃを図の左側に倒した図示の状態では、４個の制御器２１が４個のＡＣサーボモータ１１を個別に制御しており、４個に分割されたラム３はそれぞれ独立の動作を行う。従って４個のラム３にそれぞれ異なる工程の金型を取り付ければ、大型の１台のプレスを小型の４台のプレスとして用いることができる。
【００２６】
一方、図４のスイッチ２５ａ、２５ｂ、２５ｃをすべて図の右側に切り換えると、４個のＡＣサーボモータ１１はすべて右端の制御器によって同期制御される状態となる。この状態では、４個のラム３に同一の金型が取り付けられ、それらが同時動作することにより、幅広い大型のワークの加工を行う。
【００２７】
さらに図４に示した切換回路によれば、図の右端のスイッチ２５ａと左端のスイッチ２５ｃとを右側に切り換えることにより、左右のラムを２個ずつ同期動作させることができる。また右側の２個のスイッチ２５ａ、２５ｂを右側に倒すことにより、右側の３個のラムが同期動作し、左端の１個のラムが個別動作する。また右側のスイッチ２５ａのみを右に倒せば、右側の２個のラムが同期動作し、左側の２個のラムはそれぞれが個別動作することになる。このように分断したラムのそれぞれを駆動する昇降駆動装置の制御を切り換えることにより、１台のプレスを、ワークの幅に応じて、適宜複数台のプレスとして用いることができ、設備と加工するワークの寸法とが合致しないことによる生産性の低下を避けることができる。そしてプレスをどのような態様で使用した場合でも、各ラムの取付位置の撓みに応じて補正手段２２によりストローク量がラム毎に補正されるので、常に正確な曲げ加工を保証することができる。
【００２８】
分断された各ラム３の背後のバックフレーム６相互またはバックフレーム５とサイドフレーム６との間の空間には、バックゲージを兼ねたロボット３０が装着されている。ロボット３０は、各ラム３の背後の空間の略中央に配置された機械の前後方向のガイドフレーム３１に沿って移動かつ位置決め可能な左右方向に長いガイドバー３２を備えている。ガイドバー３２にはロッドレスシリンダや電動機駆動の送りネジなどによって往復駆動されるキャリア３３が設けられており、このキャリア３３に水平軸まわりの関節を備えたリンク３４、３５を介してハンド３６が装着されている。
【００２９】
ハンド３６は開閉されるフィンガ３７を有し、ロボットとして使用するときは、フィンガ３７でワークを把持して搬送する。またバックゲージとして用いるときは、リンク３４、３５を折り畳んでハンド３６を前方に向け、フィンガ３７を開く。ワークの挿入深さは、ガイドバー３２をガイドフレーム３１上で位置決めすることによって行う。機械の前方から差し込まれたワークの後縁が前方を向いたハンド３６の面にぶつかることにより、ワークが位置決めされる。
【００３０】
４個に分断されたラム３にそれぞれ第１から第４工程の金型を装着し、ワークを順次移送しながら１台の機械で４工程を行うときのロボット３０の動作は、次のとおりである。
【００３１】
まず第１工程の曲げ加工が終了すると、キャリア３３ａは図１の右側に移動して、その位置でフィンガ３７がワークを把持する。そしてワークをダイから持ち上げ、キャリア３３ａが左移動することによって、ワークを左側に搬送する。左側に隣接するロボットのキャリア３３ｂはこのとき右移動して、そのハンドが右から送り込まれたワークの左半部分を把持する。そして右側のロボット３０ａのフィンガが開き、左側のロボットのキャリア３３ｂが左移動することにより、ワークは第２工程の金型の位置に搬送されるから、ロボット３０ｂによってワークの位置決めをして、第２工程の曲げ加工を行う。
【００３２】
２番目のロボット３０ｂのフィンガは、曲げ加工が行われる直前に開き、キャリア３３ｂが右移動して２番目のロボット３０ｂのハンドが第２工程の曲げ加工が終了したワークの右半分をつかむ。そして２番目のロボットのキャリア３３ｂが左移動してワークを第３工程へと搬送する。以上の動作を第１番目のロボット３０ａから第４番目のロボット３０ｄまで順次行うことにより、４工程の曲げ加工が自動的に行われる。
【００３３】
以上説明した第１実施例は、ラムのみを幅方向に分断したものであるが、ラムと同時にラム装着側のテーブルも分断する構造にできる。この場合には、分断された各テーブルが、２枚のバックフレームまたはバックフレームとサイドフレームとで保持されなければならない。
【００３４】
図６はそのような構造の第２実施例を示したもので、上テーブル１及びラム３が機械の左右方向に三等分されている。各ラム３は、各上テーブル１の両側辺で上下方向にガイドされており、第１実施例と同様な昇降駆動装置１０が設けられている。分割された上テーブル１のそれぞれは、２枚のバックフレーム６またはバックフレーム６とサイドフレーム５とで下テーブル２に連結されている。
【００３５】
バックフレーム６及びサイドフレーム５の装着位置は、上テーブル１の両端より内側の部分になっており、これにより、上テーブル１の曲げ歪をプラス側とマイナス側に分散して、絶対値を小さくすることができる。図には示されていないが、この第２実施例のものにおいても、バックフレーム６及びサイドフレーム５のＣ形切欠７は、ワークの加工を妨げないように大きく切り欠いてあり、そのために生ずるフレーム５、６の撓みの増大は、第１実施例と同様に、上テーブル１の変位を検出することによって補正している。この補正のためのゲージフレーム１５及びゲージ１６は、各バックフレーム６及びサイドフレーム５に隣接して設けられている。
【００３６】
分割されたそれぞれのラム３の背後の空間には、第１実施例で説明したと同様なロボット４０が配置されているが、この第２実施例のロボット４０のガイドバー３２は、ガイドフレーム３１に沿って前後動かつ位置決め自在なスライダ４１に鉛直方向の旋回ピン４２まわりに回動自在かつテレスコピック構造で伸縮自在なアーム４３の先端に固着されている。この第２実施例のロボット４０は、第１実施例で説明したと同様なワークの搬送操作を行うことができるとともに、スライダ４１を前方に移動させながらアーム４３を旋回ピン４２まわりに９０度旋回させることにより、ワークを反転させて次工程に送ることができる。
【００３７】
図６は第２実施例のロボット４０によるワークの反転受渡し動作を説明した平面図で、図に実線で示す状態でフィンガ３７がワークを把持した後、スライダ４１を前進（図で下方に移動）させながらアーム４３を９０度右回動させることにより、アーム４３がバックフレーム６のＣ形切欠７を通って、ロボット４０のガイドバー３２より先端の部分が隣接する２枚のバックフレーム６、６の間に９０度回動した状態で移動する。そこで次工程のロボットのアームを逆方向に回動して先工程のロボットと後工程のロボットとを対向させ、ワークの受渡しを行い、次いで両ロボットのスライダ４１を後退せながら、アーム４３を元の位置に回動させることにより、ワークは１８０度反転された状態で次工程に受け渡される。
【００３８】
図７は折り曲げられたワークの端部を把持するときのロボットの状態を示す側面図であり、図８は、ロボットをバックゲージとして用いているときの側面図である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の模式的な平面図
【図２】同断面側面図
【図３】上テーブルの変位を計測するゲージの詳細を示す斜視図
【図４】制御系を模式的に示すブロック図
【図５】第２実施例を示す模式的な平面図
【図６】第２実施例のロボットの拡大平面図
【図７】第２実施例のロボットの側面図
【図８】ロボットをバックゲージとして用いるときの要部の側面図
【図９】従来の曲げ加工プレスのフレーム構造を示す斜視図
【符号の説明】
１  上テーブル
２  下テーブル
３  ラム
５  サイドフレーム
６  バックフレーム
10  昇降駆動装置
15  ゲージフレーム
16  リニアスケール
21  制御器
22  補正手段
25  切換スイッチ
30  ロボット
32  ガイドバー
33  キャリア
36  ハンド
40  ロボット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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