(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源と、動力源の動力をメインギヤに伝達する中間ギヤと、中間ギヤを介して動力源によって駆動されるメインギヤと、所定の材料送り方向に材料を搬送する材料送り機構と、少なくとも一組の金型を有して材料を加工する加工ユニットとを具備する連続加工装置において、
当該材料送り機構は材料の移動と停止を繰り返して材料を搬送し、
当該一組の金型の一方はプレスユニットによって駆動されて、加工位置と開放位置との間を往復運動し、
当該一組の金型の他方はスライドユニットによって駆動されて、加工位置と開放位置との間を往復運動し、
前記材料送り機構と、前記プレスユニットと、前記スライドユニットは前記メインギヤによって駆動され、
一組の金型は材料送り機構の材料停止と同期して加工位置で材料の加工を行うと共に、材料送り機構の材料移動と同期して開放位置で、上下方向に凹凸を有する製品とも干渉せずに材料の水平移動を可能ならしめ、
さらに、中間ギヤよりも動力源よりに設けられた制動装置を有することを特徴とする連続加工装置。
【請求項２】
前記加工は、プレス加工、フォーミング加工、曲げ加工、絞り加工、圧縮加工、穴抜き、バーリング、コイリング、切断の内の少なくとも１つを含むものであることを特徴とする請求項１に記載の連続加工装置。
【請求項３】
さらに、巻き回された材料を材料送り機構に供給するアンコイラと、材料の残留変形を矯正するレベラを具備することを特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載の連続加工装置。
【請求項４】
同一または異なる種類の加工を行う複数の加工ユニットを具備することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の連続加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、プレス加工、フォーミング加工等の機械加工を連続して行う連続加工装置に関し、特に、プレス加工技術の延長として、連続体の形状で供給される材料の高速連続加工を可能にした連続加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、連続して供給される材料のプレス加工を行うためのいわゆるプレス加工装置の従来例の概念を示すものである。巻き回された材料１００は、アンコイラ１１０によって取り出されて、レベラ１２０で巻き回し時の変形を矯正され、フィーダとも称する材料送り機構１３０に供給され、材料送り機構１３０は当該材料１００を、所定のピッチづつプレス加工ユニット１４０に供給する。
【０００３】
図１では、説明の単純化のために材料を１本のみ供給するアンコイラを示したが、アンコイラ１１０には１本の材料を乗せるシングル型と２本の材料を乗せることができるダブル型がある。以下の説明は全てシングル型のアンコイラに基づいて行うが、ダブル型を使用することもできることは自明である。レベラ１２０は通常上下２段に設けられた複数のローラを有しており、その間を材料が通過することにより材料の巻き癖が矯正されるものである。ローラーの径は細い方が、一般に強い矯正を加えることができる。ローラーの径が細い場合に逃げを防止するバックローラ機構を有する場合もある。材料供給機構は、典型的な構成の場合、プレス機上死点近辺で材料をクランプし下死点近辺でクランプを解除し金型パイロットで送り長さを矯正する。２本のロールで挟んで材料を供給するロールフィード型と材料を板状のものでクランプして供給するグリッパフィード型があるが、本発明に関しては何れの型であっても同様に使用することができるので、特に何れに型かを限定せずに説明を行う。
【０００４】
プレス加工ユニット１４０は、上型１４２と下型１４４と称する１組のプレス金型１４６を具備しており、その間に材料を挟んで加圧することによって材料を塑性変形させる。その操作によって、金型の形状により、浮き彫り、打ち抜き、窓穴抜き等の加工を行うことができる。下型１４４は、上下及び左右に位置調整が可能であるが、加工段階では、固定されており、上型１４２が上下に移動することによってプレス加工を行う。
【０００５】
下型１４４には、場合によっては、ノックアウトピン１４８が設けられており、プレス加工が終了した際に、下型１４４の中に残った製品１４９を下型１４４の外に押し出す。図２は、プレス加工されている製品１５０の様子を概念的に示した図である。
【０００６】
プレス加工では、種々の金型を使用することによって多彩な形状の製品を製作することができるが、製品形状は上型１４２の一方向の移動によって成形可能なものに限定されるために、平面状かほぼ平面に近い形状に限られる。
【０００７】
製品の形状がより複雑な場合は、プレス加工ユニット１４０に代えて、フォーミング加工機２００を使用する。図３は、フォーミング加工機２００による加工の概念を示すものである。フォーミング加工機２００は、フォーミング金型２１０と製品２５０とを中心にらせん状に配置された複数の曲げパンチ２２０を具備しており、線材の３次元折り曲げ加工をはじめとする複雑な形状の成形を可能にするものである。
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
プレス加工やフォーミング加工においては、例えば、金型等に必要なコストに加えて、単位時間あたりに加工可能な製品の数等で表す加工速度が非常に重要な要素になるが、従来のプレス加工機やフォーミング加工機を使用した場合、以下のような問題があった。
【０００９】
すなわち、従来のプレス加工機を使用した場合、３次元形状の製品を成形すると、それ以降は材料を水平方向に移動させることができなくなるために、３次元形状の成形は必ず最終加工としなければならず、また、製品をノックピンで型から押し出す工程が必要になる。結果として、加工の内容、特に製品の最終的な形状が制限されると共に、加工速度に限界を生じている。また、フォーミング加工機を使用した場合は、製品形状については自由度が高いものの、金型のコストが非常に高くなると共に、カム、曲げセンサー等の測定設備と共にさまざまな加工技術を必要とするので、加工速度は非常に遅くならざるを得ない。
【００１０】
また、従来の加工機の加工速度を制限している要因の一つは制動能力の問題である。金型を用いた連続加工を行っている際に、切断すべき箇所が一部切断されずに残ったり、ノックピンによって完成した製品がうまく金型から排出されずに金型に挟まってしまう等、種々の不具合を生じることがあり、この場合は、即座に加工機の運転を停止して金型や加工機本体の損傷を防止する必要がある。このために、加工機の運転速度は、動力源や材料送り機構等による加工能力ではなく、不具合を生じた際に金型等を損傷させずに停止させることができる制動能力によって制限されていることが多い。したがって、加工機の制動能力を改善することによって、運転速度を、動力源等から定まる加工能力一杯にまで高めることが可能になる。
【００１１】
本発明は、従来技術が有する上記のような課題を解決することを目的としたもので、高速での加工と製品形状の自由度の高さを両立させることのできる連続加工装置を提供するものである。さらに、本発明は、制動装置を改善して、制動時間、正確には、制動を開始してから装置が完全に停止するまでのストローク数を減少させ、結果的に高速運転を可能にする連続加工装置を提供するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、動力源と、所定の材料送り方向に材料を搬送する材料送り機構と、少なくとも一組の金型を有して材料を加工する加工ユニットとを具備する連続加工装置において、
当該材料送り機構は材料の移動と停止を繰り返して材料を搬送し、
当該一組の金型の一方はプレスユニットによって駆動されて、加工位置と開放位置との間を往復運動し、
当該一組の金型の他方はスライドユニットによって駆動されて、加工位置と開放位置との間を往復運動し、
一組の金型は材料送り機構の材料停止と同期して加工位置で材料の加工を行うと共に、材料送り機構の材料移動と同期して開放位置で材料の移動を可能ならしめることを特徴とする連続加工装置を提供する。
【００１３】
上記の構成を有する連続加工装置の場合には、上型が上死点と下死点の間を移動すると同時に下型が下死点と上死点の間を移動し、上型が下死点にあるときに下型は上死点にあってプレス加工を行い、上型が上死点に移動したときに下型は下死点に移動して製品を開放する。したがって、開放された製品は水平方向に移動することが可能になり、製品の連続した水平方向の送りが可能になる。
【００１４】
また、本発明の別の側面に基づけば、動力源の動力をメインギヤに伝達する中間ギヤを具備し、中間ギヤよりも動力源よりに制動装置を設けた連続加工装置が提供される。
【００１５】
上記の構成によれば、制動開始から囲う装置が停止するまでの惰力運転距離を短縮して、連続加工装置の運転速度からせ移動能力に起因する制限を排除することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施形態を例示した実施例と図面を参照して本発明の具体的な構成と、作用、効果について述べる。
【００１７】
図４は、本発明に基づく連続加工装置の一例として、プレス加工機の加工ユニット４００部分を示すものである。加工ユニット４００は、図１に示した従来技術に属するプレス加工ユニット１４０に代わるものであり、連続加工装置は図１に示したアンコイラ、レベラ、フィーダを具備するものと想定する。加工ユニット４００は、プレスユニット４１０に装着された上型４２０と、スライドユニット４３０に装着された下型４４０からなる一組の金型を具備しており、当該一組の金型４２０、４４０は、プレスユニット４１０およびスライドユニット４３０の移動に伴い、上下方向に接近あるいは離隔する。一方、製品となる材料４５０は、棒状または板状であって、図示しない材料送り機構によって、紙面の右側から左側に向けて、所定のピッチで、繰り出される。
【００１８】
図４に例示した構成の場合には、前記一組の金型４２０、４４０が最も離隔した位置にあるときの前後に材料は右から左方向に、１ピッチ分だけ搬送されそこで停止する。次に、一組の金型４２０、４４０が、互いに最も接近した位置である加工位置まで接近してプレス加工を行う。プレス可能の内容は、既に述べたように、曲げ、浮き彫り、切断等である。加工位置の上下方向の位置は、材料に過大な曲げ応力等を発生させない位置を選択するのが望ましい。
【００１９】
プレス加工が行われると、前記一組の金型４２０、４４０は互いに離隔して、図示した例ではまだ棒状または板状の材料４５０と一体となっている製品４６０を開放する。この状態では、上型４２０は上方に移動しており下型４４０は下方に移動しているので、製品４６０が上下方向の凹凸を有しているにもかかわらず、製品は金型４２０、４４０と干渉せずに水平左方向に移動することができる。従って、材料送り機構が次の製品をプレス加工するために材料を、紙面の左方向に送り込むと共に、完成した製品が金型から左方向に順次送り出されることになる。図５はこの間の様子を模式的に図示したものである。
【００２０】
連続加工装置が、上述のような動きをするためには、材料繰り出し機構と、金型４２０、４４０の上下運動とは同期している必要があるが、これらの同期のためには、繰り出し機構とプレスユニット４１０およびスライドユニット４３０にそれぞれ独立に電気的に駆動・制御されるアクチュエータを設け、これらのアクチュエータの動きを電気的に制御することも可能であるが、１つのメインギアを動力源によって駆動し、繰り出し機構、プレスユニット４１０とスライドユニット４３０を、歯車等を介してメインギアと機械的に連動させることにしてもよい。後者の場合には、適宜カム機構等を備えることによって、運動方向の変換とタイミング調整を行うことができる。
【００２１】
上述の実施例では、プレス加工を対象として各構成部分を説明したが、加工ユニットはプレス加工に限定する必要は無く、プレス加工、フォーミング加工、曲げ加工、絞り加工、圧縮加工、穴抜き、バーリング、コイリング、切断等何れであっても、一組の金型の両方を動かすことによって、材料の高速かつ円滑な送りを可能にすることができる。
【００２２】
さらに、上記の連続加工装置が備える加工ユニットは１つである必要は無く、複数の加工ユニットを直列に配置して、第１の加工ユニットによる加工を終えた中間製品に対して、第２の加工ユニットがさらに加工を行うように構成することができることは、従来の加工装置と同様である。また、複数の加工ユニットを組み合わせて用いるときは、用いられる加工ユニットの種類は、上述のように、プレス加工、フォーミング加工等何れであっても良く、同一のものであっても良いし、異なる種類のものであっても良い。図６は、連続加工装置のいくつかの構成例を示したものである。図において、例えば、６００は２次加工用プレス加工装置、６１０はねじ切り用のタッピングユニット、６２０はブランク加工用のプレス加工装置である。また、６３０はプレス加工装置、６４０は溶接ユニットである。
【００２３】
次に、本発明に基づく連続加工装置の制動装置の部分について以下に説明する。図７は、従来の駆動および制動機構の一例を模式的に示したものである。図において、図示しないモータ等の動力源に連結された駆動軸７００は、動力伝達板７１０とフライホイール７２０を回転させる。図示しないプレスユニット等に連結されたラム７３０は、クランクシャフト７４０と連結されており、クランクシャフト７４０にはクラッチ板７５０が設けられている。クラッチ板７５０は、クランクシャフト７４０と共に回転すると同時に、クランクシャフトの軸方向に移動して、動力伝達板７１０と接触して動力の伝達を受ける接続位置と動力伝達板からはなれて制動板（図示しない）と接触してクランクシャフトの回転を止める制動位置、あるいは、その中間的な位置を採ることができる。
【００２４】
これに対して、図８に示す、本発明に基づく連続加工装置は、図示しない動力源によって駆動される駆動軸８００とクランクシャフト８１０との間に中間変速ギヤ８２０および中間ギヤ８３０によって構成される減速機構を設け、減速機構の動力源側つまり高速回転側に動力伝達版８４０とクラッチ板８５０とから構成される駆動・制御機構を有する構成である。この構成によった場合には、クランクシャフトの回転を従来の加工装置と同じにすると、本発明の場合にはクラッチ板８５０の回転はより高速となり、この位置で制動力を加えることによってより高速な制動が可能になる。つまり、制動開始から完全停止までにクランクシャフトが回転する角度が小さくなる。これは、制動力が同一であるとすれば、本発明による構成ではクラッチ板または制動板の回転速度に応じて仕事量が大きくなるため、クランクシャフトの運動エネルギーを有効に熱エネルギーに変換することができるからである。
【００２５】
制動能力が拡大された結果、実質的な装置の運転速度を上げることができ、結果的に製品の製造コストの低減がもたらされる点についてはすでに述べたとおりである。
【００２６】
上述の本発明の構成は、いずれも加工の自由度を拡大すると同時に連続加工の実質的な高速化に寄与するものである。上述の記載および添付の図面は本発明の理解を助けるために例示したものであって、具体的な装置構成に関しては、本明細書の記載に基づいて本発明の技術的思想に基づき多くの変形が可能であることは問う業者にとって自明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のプレス加工装置を示す概念図である。
【図２】  従来のプレス加工の概念を示す図である。
【図３】  従来のフォーミング装置を示す概念図である。
【図４】  本発明に基づく連続加工装置の一例としてレス加工機の加工ユニットを示す図である。
【図５】  本発明に基づく加工ユニットにおいて、製品が搬送される様子を示す図である。
【図６】  本発明に基づく連続加工装置の構成を例示したものである。
【図７】  従来の連続加工装置の駆動・制動機構を示す模式図である。
【図８】  本発明に基づく連続加工装置の駆動・制動機構を示す模式図である。
【符号の説明】
４００・・・加工ユニット
４１０・・・プレスユニット
４２０・・・上型
４３０・・・スライドユニット
４４０・・・下型
８００・・・駆動軸
８１０・・・クランクシャフ
８２０・・・中間変速ギヤ
８３０・・・中間ギヤ８３０
８４０・・・動力伝達版
８５０・・・クラッチ板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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