JP2008284596A - 高速軸送り手段を備えたパンチプレス及び同装置を用いた高速ニブリング加工方法 - Google Patents

高速軸送り手段を備えたパンチプレス及び同装置を用いた高速ニブリング加工方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 3,000 [ヒット/分]程度の高速ニブリング加工が行える高速軸送り手段を備えたパンチプレス及び同装置を用いた高速ニブリング加工方法の提供。
【解決手段】 Y軸方向に移動位置決め自在のY軸移動体5と、該Y軸移動体にX軸方向に移動位置決め自在に設けたX軸移動体21と、該X軸移動体に設けたワーククランプ35により被加工材を把持し、前記X軸方向およびY軸方向の少なくともどちらか一方向に被加工材を連続的に移動するパンチプレスの移動位置決め装置において、前記被加工材の連続的移動方向に対して反対方向へ該連続的移動時の速度とほぼ同一速度で前記ワーククランプを移動可能に設けると共に、該ワーククランプを前記X軸方向およびY軸方向の少なくともどちらか一方向へ移動位置決め可能なワーククランプ位置決め手段を前記X軸移動体に設けてなることを特徴とする高速軸送り手段を備えたパンチプレス。
【選択図】 図1

Description

本発明は高速軸送り手段を備えたパンチプレス及び同装置を用いた高速ニブリング加工方法に関する。
例えば、タレットパンチプレスの如きパンチプレス(例えば、特許文献1)において、自由曲線からなる抜き穴、または特型でも対応できない大きな抜き穴等の加工を行う場合には、ニブリング加工により対応していたが、近来は精密ニブリング加工が要求されてきている。
また、切断加工部が切断曲線に沿って連続的に移動する工作物(被加工材)に対してのニブリング加工において、ニブリング加工中のパンチが工作物に係合している間の前記工作物とパンチとの相対的運動を部分的に相殺するために、前記工作物とその工作物を連続的に駆動する駆動装置との間に工作物平面(XY平面)のXY座標方向に可撓性の部分を設けたニブリング加工機がある(例えば、特許文献2)。
特開2000−51965号公報 実用新案登録第3013860号公報
特許文献1に記載の従来のタレットパンチプレスにおけるヒットレートは700〜800[ヒット/分]程度であり、これを、例えば3,000[ヒット/分]程度に高速化しようとすると、PTP(point to point) 制御の場合、位置決め装置の軸送り加速度が非常に大きくなり、通常のサーボモータでこれを実現するのは困難である。
特許文献2に記載のニブリング加工機の位置決め装置の可撓性部分は、ワーククランプと工作物(被加工材)を連続的に駆動する駆動装置との間に設けた連結棒からなり、この連結棒を一対のスプリングによりX軸方向の中立位置に移動可能に保持すると同時に、かつY軸方向に屈曲可能に設けてなるものである。
上記構成の連結棒のX軸方向の中立位置への位置決めは、連結棒の前後一対のスプリングにより位置決めされているので、スプリングの「へたり」または誤差などの影響で位置決めが精度がばらつくという問題がある。また、連結棒のY軸方向の中立位置への位置決めは、連結棒の剛性に依存しているので連結棒がY軸方向に振動し、瞬間的に当初の固定位置に戻すのが難しいという問題がある。
そのため、例えば、3,000 [ヒット/分]という高速度の精密ニブリング加工を行う場合には正確な軸送りを行うことが困難になる。
本発明は上述の如き問題を解決するためになされたものであり、本発明の課題は、連続的に移動する被加工材に対して、例えば、3,000 [ヒット/分]程度の高速ニブリング加工が行える高速軸送り手段を備えたパンチプレス及び同装置を用いた高速ニブリング加工方法を提供することである。さらに、ワーククランプと金型との干渉を回避可能な高速軸送り手段を備えたパンチプレスを提供することである。
上述の課題を解決する手段として請求項1に記載の高速軸送り手段を備えたパンチプレスは、Y軸方向に移動位置決め自在のY軸移動体と、該Y軸移動体にX軸方向に移動位置決め自在に設けたX軸移動体と、該X軸移動体に設けたワーククランプにより被加工材を把持し、前記X軸方向およびY軸方向の少なくともどちらか一方向に被加工材を連続的に移動するパンチプレスの移動位置決め装置において、前記被加工材の連続的移動方向に対して反対方向へ該連続的移動時の速度とほぼ同一速度で前記ワーククランプを移動可能に設けると共に、該ワーククランプを前記X軸方向およびY軸方向の少なくともどちらか一方向へ移動位置決め可能なワーククランプ位置決め手段を前記X軸移動体に設けてなることをを要旨とするものである。
請求項2に記載の高速軸送り手段を備えたパンチプレスは、請求項1に記載の高速軸送り手段を備えたパンチプレスにおいて、請求項1に記載の高速軸送り手段を備えたパンチプレスにおいて、前記X軸移動体は前記X軸方向に個別または同時に移動位置決め自在の複数のX軸移動体からなり、該複数のX軸移動体のそれぞれに前記ワーククランプを設けると共に前記X軸方向およびY軸方向の少なくともどちらか一方向へ移動位置決め可能なワーククランプ位置決め手段を設けてなることを要旨とするものである。
請求項3に記載の高速軸送り手段を備えたパンチプレスは、請求項1、2に記載の高速軸送り手段を備えたパンチプレスにおいて、前記ワーククランプ位置決め手段がシャフトモータからなることを要旨とするものである。
請求項4に記載の高速ニブリング加工方法は、Y軸方向に移動位置決め自在のY軸移動体と、該Y軸移動体にX軸方向に個別または同時に移動位置決め自在の複数のX軸移動体と、該複数のX軸移動体のそれぞれに前記Y軸方向へ移動自在のワーククランプにより被加工材移動位置決め装置を構成し、前記ワーククランプを前記X軸方向およびY軸方向の少なくともどちらか一方へ移動位置決め自在の位置決め手段を前記X軸移動体に設けてなるパンチプレスを用いて、以下の工程によりニブリングを行うこと要旨とするものである。
1.被加工材移動位置決め装置によりワークのニブリング加工開始位置を加工金型の中心に対応する位置へ位置決め後、最初の打ち抜き加工完了と同時に打抜加工中心に沿って前記被加工材移動位置決め装置によりワークの連続的な高速軸送りを開始する、
2.最初の打ち抜き加工後に2回目の打抜き加工で前記ワークがパンチとダイの間に挟持固定されると同時に、前記位置決め手段により前記ワーククランプを前記被加工材移動位置決め装置のワーク送り方向と逆方向へほぼ同一速度で高速軸送りを行う、
3.前記工程2.におけるワークの挟持固定状態の開始から、2回目の打抜加工が完了して前記ワークの挟持固定状態が開放されるまでの間における被加工材移動位置決め装置によるワークの軸送り量を前記位置決め手段による逆方向への軸送りにより相殺する、
4.前記2回目の打抜加工が完了後、前記ワークの前記挟持固定が開放された瞬間に、前記工程3.で相殺した軸送り量および前記工程3.の移動方向と逆方向に前記位置決め手段により高速軸送りを行う、
5.前記2.〜4.を必要回数繰り返して所定距離のニブリング加工を行ったらニブリング加工を終了する、
本発明によれば、Y軸シャフトモータにより高速度でY軸方向への移動位置決め自在のY軸移動体と、X軸シャフトモータにより高速度でX軸方向への移動位置決め自在のX軸移動体とを設け、このX軸移動体に設けたワーククランプにより被加工材を把持し、前記X軸方向およびY軸方向の少なくともどちらか一方向に被加工材を連続的に移動するパンチプレスの移動位置決め装置において、前記被加工材の連続的移動方向に対して反対方向へ該連続的移動時の速度とほぼ同一速度で前記ワーククランプを移動可能に設けると共に、該ワーククランプを前記X軸方向およびY軸方向の少なくともどちらか一方向へ移動位置決め可能なワーククランプ位置決め手段を前記X軸移動体に設けたパンチプレスであるので、従来は不可能であった、例えば、3,000 [ヒット/分]という高速度での精密ニブリング加工を行う行うことが可能となる。
また、Y軸移動体にX軸方向に個別にまたは同時に移動位置決め自在の複数のX軸移動体を設け、この複数のX軸移動体のそれぞれに前記Y軸方向へ移動自在のワーククランプを設けたものであるから、例えば、3個のワーククランプを使用する場合において、中央のワーククランプがダイに干渉するような位置にワークを位置決めする場合には、両側のクランプでワークを把持した状態にして、中央のワーククランプの把持を開放して、Y軸方向に後退させることにより加工不能領域の加工が可能となる。
また、ワークの重量の変化によりX軸方向の負荷が変化する場合においても、ワーククランプが個別に駆動される特性を生かして、例えばX軸方向の負荷が増加した場合には、ワーククランプの数を増加させることにより増加した負荷に対応したX軸送りを行うことができる。
以下、本発明の実施の形態を図面によって説明する。
図1〜図4は、本発明に係る高速微小軸送り手段を備えたパンチプレスの被加工材移動位置決め装置の説明図であり、具体的な例としてタレットパンチプレスにおける被加工材移動位置決め装置を例に説明する。なお、タレットパンチプレスの本体部分の構成は、公知のタレットパンチプレス(例えば、特許文献1)と同様でありその構成と説明は省略する。
タレットパンチプレスの下部フレーム(図示省略)上に固定フレーム1が取り付けてある。この固定フレーム1の左右(図1において左右)には、Y軸方向に平行して延伸する一対のガイドレール3が敷設してある。
前記固定フレーム1の上方にはY軸移動体5が設けてあり、このY軸移動体5のY軸方向の左右両端部には、スペーサー7を介して前記ガイドレール3にY軸方向に移動自在に係合する複数の直線運動軸受け9が設けてある。
前記一対のガイドレール3の内側近傍の前記固定フレーム1上には、第1Y軸シャフトモータ(シャフト型リニアモータ)10における界磁マグネットをなす一対のシャフト(固定子)11が前記ガイドレール3に平行に設けてある。
この一対のシャフト(固定子)11の両端部は、前記固定フレーム1に設けた支持部材13を介して軸支してある。
また、前記一対のシャフト(固定子)11のそれぞれには、電機子をなす可動子15が移動自在に係合してある。そして、この可動子15と前記Y軸移動体5とは前記スペーサー7を介して一体的に固定してある。
上述の可動子15は、図示しない制御装置により高速での移動位置決めが可能である。したがって、この一対の可動子15を同期して移動位置決めすることにより、前記Y軸移動体5をY軸方向の適宜な位置へ高速での移動位置決めをすることができる。
前記Y軸移動体5には、X軸方向へ延伸する一対のX軸ガイドレール17が敷設してあり、このX軸ガイドレール17に係合する直線運動軸受け19を備えた複数のX軸ベース21(a、b、c)がX軸方向に移動自在に設けてある。
前記Y軸移動体5のY軸方向の前端部には、X軸シャフトモータ(シャフト型リニアモータ)20における界磁マグネットをなすシャフト(固定子)23が前記Y軸移動体5のX軸方向の両端部に設けた支持部材25により前記X軸ガイドレール17に平行に軸支してある。
前記シャフト(固定子)23には、複数の可動子(電機子)27(a、b、c)が移動自在に係合してあり、この複数の可動子(電機子)27(a、b、c)のそれぞれが、前記 複数のX軸ベース21(a、b、c)のそれぞれに固定してある。
上述の可動子(電機子)27(a、b、c)の各々は、前記第1Y軸シャフトモータ10と同様に、図示しない制御装置により高速での移動位置決めが可能である。したがって、前記可動子(電機子)27(a、b、c)を個別に、または同時に移動位置決めすることにより、前記複数のX軸ベース21(a、b、c)のそれぞれを個別に、または同時にX軸方向の適宜な位置へ高速での軸送りをすることができる。
前記X軸ベース21(a、b、c)のそれぞれのX軸方向の前部には、図示しないボルトなどの締結部材によりワーククランプ支持体29(a、b、c)が固定してある。なお、実施例ではこのX軸ベース21(a、b、c)と、ワーククランプ支持体29(a、b、c)とを別個の部材としているが一体的に形成して構わない。
また、前記X軸ベース21(a、b、c)およびワーククランプ支持体29(a、b、c)およびこれらに付帯するその他の構成部品は同一の構成なので、以後の説明においては、代表例としてX軸ベース21aに関わる構成を説明することにする。
ワーククランプ支持体29aの上面には、Y軸方向に平行して延伸する一対のガイドレール31が敷設してあり、このガイドレール31に係合する直線運動軸受け33を上部のフランジ部35f下面に備えたワーククランプ35がY軸方向に移動自在に設けてある。
前記ワーククランプ支持体29aには、位置決め手段としての第2Y軸シャフトモータ36における電機子をなす可動子37が固定してあり、この第2Y軸シャフトモータ36における界磁マグネットをなすシャフト(固定子)39の前端部が前記ワーククランプ35の上部に連結してある。
上記構成において、第2Y軸シャフトモータ36における電機子を図示しない制御装置により励磁することにより、界磁マグネットをなす前記シャフト(固定子)39をY軸方向に高速で移動位置決めをすることができる。すなわち、前記ワーククランプ35を前記ワーククランプ支持体29に対して、Y軸方向に高速で軸送りをすることができる。
なお、ワーククランプ35のクランプ機構は、下部クランプジョウに対して上部クランプジョウを流体圧シリンダーにより開閉して板状のワークWをクランプする公知(例えば、特開平10−15630号公報)の構成のものであり、その詳細な構成の説明は省略する。
また、ワークWは図示しないワークテーブル上に支持されている。ワークテーブルは固定フレーム1上の固定テーブル、あるいは、X軸移動体5と一体に移動する移動テーブルと固定テーブルとの組合せにより構成され、ワーククランプ35によりクランプされた高さにワークWを保持している。ワークWがXY方向へ位置決め移動するときにも、固定テーブル、あるいは移動テーブルと固定テーブルの組合せによりワークWを常に支持しているものである。
次に、上記構成のパンチプレスによるニブリング加工方法について説明する。
(1)被加工材移動位置決め装置により、ワークWのニブリング加工開始位置をニブリング加工用の金型中心へ位置決め後、ニブリング加工用の金型を図示しない油圧シリンダ等の駆動手段で昇降するラムでニブリング加工用の金型を打圧することによりワークWに打抜加工を行うことができる。
より詳細には、このニブリング加工用の金型は図示しないパンチとダイで構成され、さらにパンチは板押え(ストリッパ)と打抜パンチにより構成され、打抜加工時には、まずラムによりパンチが下降され、ストリッパとダイとの間にワークWを挟持固定する。その後さらにパンチを下降させると打抜パンチがストリッパよりさらに下降し、ダイと協働してワークWに最初の打抜きが行なわれる。
その後、ラムを上昇させると打抜パンチが上昇し、さらにストリッパが上昇してパンチとダイとの間のワークWの挟持固定状態が開放され、打抜き加工が完了することになる。この最初の打抜き加工の完了と同時に打抜き加工中心に沿って第1Y軸シャフトモータ10によりワークWのY軸方向への連続的な高速軸送りを開始する。
(2)続いて、2回目の打抜き加工時に前記ワークWがストリッパとダイの間に挟持固定されると同時に、第2Y軸シャフトモータ36により、ワーククランプ35を第1Y軸シャフトモータ10のY軸送り方向と逆方向へ同一速度で高速軸送りを開始する。
(3)そして、2回目の打抜き加工におけるストリッパとダイとの間のワークWの挟持固定状態の開始から打抜加工が完了してワークの挟持固定状態が開放されるまでの間、第2Y軸シャフトモータ36によりワーククランプ35が、第1Y軸シャフトモータ10によるY軸方向と逆方向へ、ほぼ同一速度で高速軸送りされる。よって、第1Y軸シャフトモータ10のY軸方向への軸送りが相殺されて、ストリッパとダイによる挟持固定状態の開始から開放されるまでの間のワークWは実質的に移動しない(停止)状態となる。
(4)続いて、2回目の打抜加工が完了後、ワークの前記挟持固定が開放された瞬間に、第2Y軸シャフトモータ36によりワーククランプ35を前記相殺した距離だけ、および前記相殺した方向と逆方向に高速で軸送りを行う。なお、この第2Y軸シャフトモータ36による移動は、次の3回目の打抜き加工においてストリッパとダイとの間のワークWの挟持固定状態が開始されるまでの間に行われる。
(5)前記工程(2)〜(4)を必要回数繰り返して、連続的な第1Y軸シャフトモータ10のY軸方向への高速軸移動とストリッパとダイによるワークWの挟持固定状態の開始から開放までの間の第1Y軸シャフトモータ10による移動を相殺する第2Y軸シャフトモータ36による逆方向の同一速度による移動、およびワーク挟持開放の瞬間の第2Y軸シャフトモータ36による前記相殺した方向と逆方向への前記相殺した距離の高速移動を行うことにより、高速での微小軸送りを繰り返して、所定距離のニブリング加工を行ったらニブリング加工を終了する。
上述の如く、本発明のニブリング加工方法においては、Y軸移動体をY軸方向に移動位置決めする高速度での軸送りが可能な第1Y軸シャフトモータと、Y軸移動体に設けたX軸移動体をX軸方向に移動位置決めする高速度での軸送りが可能なX軸シャフトモータとによりワークを移動位置決めすると共に、前記X軸移動体に設けたワーククランプをY軸方向に高速に移動位置決め自在の第2Y軸シャフトモータとを設けたパンチプレスを用いるので、従来は不可能であった、例えば、3,000 [ヒット/分]という高速度での精密ニブリング加工を行う行うことが可能となった。
また、本発明に係る高速軸送り手段を備えたパンチプレスにおいては、Y軸移動体にX軸シャフトモータによりX軸方向に個別にまたは同時に移動位置決め自在の複数のX軸移動体を設け、この複数のX軸移動体のそれぞれに前記Y軸方向へ移動自在のワーククランプを設けたものであるから、例えば、3個のワーククランプを使用する場合において、中央のワーククランプがダイに干渉するような位置にワークを位置決めする場合には、両側のクランプでワークを把持した状態にして、中央のワーククランプの把持を開放して、Y軸方向に後退させることにより加工不能領域の加工が可能となる。
また、ワークの重量の変化によりX軸方向の負荷が変化する場合においても、ワーククランプがシャフトモータにより個別に駆動される特性を生かして、例えばX軸方向の負荷が増加した場合には、ワーククランプの数を増加させることにより増加した負荷に対応したX軸送りを行うことができる。
なお、本発明に係る高速軸送り手段を備えたパンチプレスにおいては、当然に理解されることであるが、通常の打ち抜き加工も行うことができる。また、本発明の実施の形態においては、X、Y軸送りにシャフトモータ(シャフト型リニアモータ)を使用した例で説明したが、通常のリニアモータでも可能である。
また、本発明の実施の形態においては、Y軸送り方向のみ説明しているが、X軸送り方向についても同様に第2X軸シャフトモータを設けて、X、Y軸の2軸を同時に高速ニブリング加工が可能できることは容易に理解されることである。
また、本発明の実施の形態においては、第1Y軸シャフトモータ10によるY軸移動体5の移動位置決めの例を示したが、上記一対のサーボモータの代わりに各々サーボモータと連動するボールネジを設け、可動子15の代わりに各ボールネジと螺合するナットを設けることも可能である。この場合、各ボールネジをサーボモータにて回転駆動することにより、ボールネジを介してY軸移動体をY軸方向の適宜な位置へ高速で位置決めすることができる。
また、同様に本発明の実施の形態においては、X軸シャフトモータ20による可動子(電機子)27(a、b、c)のX軸方向の移動位置決めの例を示したが、前記シャフト(固定子)23の代わりに支持部25にてボールネジを軸支し、さらに各可動子(電機子)27(a、b、c)の代わりに前記ボールネジと螺合するサーボモータで駆動する複数のナットを設ける構成にすることも可能である。
本発明に係る高速軸送り手段を備えたパンチプレスの被加工材移動位置決め装置の説明図(斜視図)。 本発明に係る高速軸送り手段を備えたパンチプレスの被加工材移動位置決め装置の説明図(平面図)。 本発明に係る高速軸送り手段を備えたパンチプレスの被加工材移動位置決め装置の説明図(右側面)。 本発明に係る高速軸送り手段を備えたパンチプレスの被加工材移動位置決め装置の説明図(正面図)。
符号の説明
1 固定フレーム
3 ガイドレール
5 Y軸移動体
7 スペーサー
9 直線運動軸受け
10 第1Y軸シャフトモータ
11 シャフト(固定子)
13 支持部材
15 可動子(電機子)
17 X軸ガイドレール
19 直線運動軸受け
20 X軸シャフトモータ
21(a、b、c) X軸移動体
23 シャフト(固定子)
25 支持部材
27(a、b、c) 可動子(電機子)
29(a、b、c) ワーククランプ支持体
31 ガイドレール
33 直線運動軸受け
35 ワーククランプ
35f フランジ部
36 第2Y軸シャフトモータ
37 可動子
39 シャフト(固定子)
W ワーク

Claims (4)

  1. Y軸方向に移動位置決め自在のY軸移動体と、該Y軸移動体にX軸方向に移動位置決め自在に設けたX軸移動体と、該X軸移動体に設けたワーククランプにより被加工材を把持し、前記X軸方向およびY軸方向の少なくともどちらか一方向に被加工材を連続的に移動するパンチプレスの移動位置決め装置において、前記被加工材の連続的移動方向に対して反対方向へ該連続的移動時の速度とほぼ同一速度で前記ワーククランプを移動可能に設けると共に、該ワーククランプを前記X軸方向およびY軸方向の少なくともどちらか一方向へ移動位置決め可能なワーククランプ位置決め手段を前記X軸移動体に設けてなることを特徴とする高速軸送り手段を備えたパンチプレス。
  2. 請求項1に記載の高速軸送り手段を備えたパンチプレスにおいて、前記X軸移動体は前記X軸方向に個別または同時に移動位置決め自在の複数のX軸移動体からなり、該複数のX軸移動体のそれぞれに前記ワーククランプを設けると共に前記X軸方向およびY軸方向の少なくともどちらか一方向へ移動位置決め可能なワーククランプ位置決め手段を設けてなることを特徴とする高速軸送り手段を備えたパンチプレス。
  3. 請求項1、2に記載の高速軸送り手段を備えたパンチプレスにおいて、前記ワーククランプ位置決め手段がシャフトモータからなることを特徴とする高速軸送り手段を備えたパンチプレス。
  4. Y軸方向に移動位置決め自在のY軸移動体と、該Y軸移動体にX軸方向に個別または同時に移動位置決め自在の複数のX軸移動体と、該複数のX軸移動体のそれぞれに前記Y軸方向へ移動自在のワーククランプにより被加工材移動位置決め装置を構成し、前記ワーククランプを前記X軸方向およびY軸方向の少なくともどちらか一方へ移動位置決め自在の位置決め手段を前記X軸移動体に設けてなるパンチプレスを用いて、以下の工程によりニブリングを行うことを特徴とする高速ニブリング加工方法。
    1.被加工材移動位置決め装置によりワークのニブリング加工開始位置を加工金型の中心に対応する位置へ位置決め後、最初の打ち抜き加工完了と同時に打抜加工中心に沿って前記被加工材移動位置決め装置によりワークの連続的な高速軸送りを開始する、
    2.最初の打ち抜き加工後に2回目の打抜き加工で前記ワークがパンチとダイの間に挟持固定されると同時に、前記位置決め手段により前記ワーククランプを前記被加工材移動位置決め装置のワーク送り方向と逆方向へほぼ同一速度で高速軸送りを行う、
    3.前記工程2.におけるワークの挟持固定状態の開始から、2回目の打抜加工が完了して前記ワークの挟持固定状態が開放されるまでの間における被加工材移動位置決め装置によるワークの軸送り量を前記位置決め手段による逆方向への軸送りにより相殺する、
    4.前記2回目の打抜加工が完了後、前記ワークの前記挟持固定が開放された瞬間に、前記工程3.で相殺した軸送り量および前記工程3.の移動方向と逆方向に前記位置決め手段により高速軸送りを行う、
    5.前記2.〜4.を必要回数繰り返して所定距離のニブリング加工を行ったらニブリング加工を終了する、
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