JP2008517771A - 自動治具交換装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、プレス成形処理（１）に使用される自動治具交換装置（１０）に関する。前記装置は、迅速、且つ完全自動の治具交換を可能とする自動部品搬送システムを備えている。

Description

発明の詳細な説明

［説明］
本発明は、自動部品搬送システムを有するプレスを形成する自動治具交換装置であって、迅速、且つ完全自動方式の治具交換装置に関する。

［背景技術］
製造する際に、例えば、成形もしくは切削などといったいくつかの作業が必要な工作物は、通常、いわゆる多台搬送プレス、もしくはプレスライン上で製造される。工具の数は、製造に必要な作業台の数に対応している。作業台の間には、搬送装置があり、搬送装置が、１つの処理工程から次の処理工程へと工作物を搬送する。これら搬送装置における従来の設計の場合、把持部もしくは搬送レールが、プレスの全長に亘って延在しており、把持部もしくは搬送レールは、カムで制御される駆動装置によって駆動される。これらレール上には、把持要素もしくは保持要素があり、把持要素もしくは保持要素は、工作物の搬送中に工作物を保持する。

この設計方式の特徴は、運転信頼性が高い反面、駆動される質量が非常に大きく、これに応じて駆動装置が大きくなることである。
これら従来の搬送装置のコストが高いことが、いわゆる電子式搬送装置を開発する要因の１つである。電子式搬送装置の設計方式によれば、カムで制御される駆動装置と、連続的な把持部、もしくは連続的な搬送レールとを使用する必要がなくなる。その代わり、動力源を備えた搬送装置が各処理工程における支柱付近に設置される。

このような搬送装置は、ドイツ特許公報ＤＥ １００ ０９ ５７４ Ａ１に詳細に記載されている。この種の部品搬送装置の場合、従来の搬送システムの場合に未だに標準的となっている中間マガジンを省略することが可能である。この中間マガジンの機能は、位置決め工程とも呼ばれており、次の搬送装置が工作物の方向を変更することなく、工作物を次の工具へと搬送できるように処理工程間における工作物の方向を変更することであった。

さらに新しい世代の搬送システムの場合、処理工程間における工作物のこのような位置変更は、搬送中に行われ得る。この配置変更には、以下の軸運動が含まれ得る。
１．搬送方向への水平移動、及び搬送方向の反対方向への水平移動
２．搬送方向と交差する移動
３．搬送方向への旋回、及び搬送方向の反対方向への旋回
４．搬送方向と交差する旋回
５．鉛直高さの変更
６．搬送方向への傾斜
これらの機能を実現するのに、種々の治具システムが使用されている。２つの共通なシステムの詳細がドイツ特許公報ＤＥ ４４ １８ ４６１ Ｃ２と、ドイツ特許公報ＤＥ １９５ ３４ ３８６ Ｃ２とに記載されている。これら２つのシステムでは、治具を横送り台に取り付ける方法が主に異なっている。

自動部品搬送システムを有する、プレスライン及び搬送プレスの場合、調達コストが高いため、設置の有用性が重要な判断基準である。具体的には、工具交換によって、設置休止時間が発生する。この休止時間を可能な限り短く留めるために、完全自動方式で動作する工具交換手段と、いわゆる治具と呼ばれる工具用保持手段とを備えることが近年一般的な慣習となっている。現在稼働中の多くの設備の場合、工具がいわゆる摺動テーブルから離脱されている最中に、同時に、治具が取り付けられた横送り台もまた、プレスから離脱される。

新世代のプレスライン及び搬送プレスの場合、工具の交換中に、横送り台がプレスに留まる。工具用保持手段のみがプレスから離脱され、工具とともに交換される。ドイツ特許公報ＤＥ １９８ ０８ ９６８ Ａ１には、成形設備において処理中の部品を入れ替えるための装置が開示されている。この特許公報には、２軸移動が可能な搬送装置であって、横送り台が取り付けられた、連続的な搬送レールを有する搬送装置が記載されている。工具交換の際に、治具を有する横送り台は、摺動テーブルに搭載された把持装置へ移動される。そして、治具は、把持装置によって能動的に配置され、横送り台から分離される。

この設計の欠点は、多数の駆動部品と、多数の可動部品とを有する把持装置の複雑な構造である。多数の部品と、広範な制御用途とによって、コストが高くなり、装置を非経済的にしている。

ドイツ特許公報ＤＥ １９７ ４０ ２９３ Ａ１には、治具保持部が受動的に設計され、治具保持部に能動的な部品がない治具交換装置が開示されている。この装置の欠点は、治具を保持部上にしか配置できないことである。治具は、保持部上に固定されず、治具の自重のみで所定位置に取り付けられる。したがって、空間に制限があるため、保持部を旋回させることができない。

［発明の目的及び利点］
本発明は、簡素な構造であることで費用効果が高く、しかも機能信頼性が高くて、故障率が低い自動治具交換装置を提供するという目的に基づいており、従来技術から発展している。

この目的は、請求項１の特徴部分によって達成され、請求項１の前文に主張された自動治具交換装置から発展する。
独立請求項で特定される自動治具交換装置の有利な開発及び改良は、従属クレームにおいて実現されている。

本発明は、単に部品搬送システムの動作を通じて、横送り台上、もしくは治具保持部上に治具を締め付ける、もしくは治具を固定するための全ての機能を実現する中心概念に基づいている。締め付け機能及び固定機能は、純粋に機械的であり、あらゆる種類の追加的な駆動装置を必要としない。本発明で主張された自動治具交換装置は、以下の機能を実行する。

１．横送り台上の治具を離脱させること。
２．保持装置上に治具を配置すること。
３．保持装置上に治具を固定すること。

以下は、保持装置上の治具の交換である。
４．保持装置上の治具を離脱させること。
５．横送り台によって治具を保持すること。

６．横送り台上に治具を固定すること。
固定機能及び離脱機能は、可動ピンによって実現される。固定動作は、駆動部を介した、横送り台の動作によって発生される。その反対の離脱動作は、付勢力をもたらすスプリングによって発生される。

横送り台と保持装置との双方に治具を固定し、横送り台と保持装置との双方から治具を離脱させるための手動操作の用意がなされている。治具の固定操作及び離脱操作は、具体的には、治具をプレス外で交換し、続いて“古い”工具一式を取り除くときに必要となる。

本発明において主張された自動治具交換装置の実質的な利点は、この自動治具交換装置が周知の全ての部品搬送装置で利用できるということである。支柱の両側において鏡像配置されたシステムであり、横送り台が外側の両端部に保持されたシステムの場合と、搬送装置が、通路方向の中心でプレスに搭載され、横送り台が中心に保持されたシステムの場合との双方に、本発明で主張された治具交換装置を用いることができる。

治具のための保持装置は、摺動テーブルに取り付けられているか、もしくは工具交換中にプレス内外に移動可能な能動的な往復台として実現されているかのどちらか一方である。保持装置が摺動テーブルに取り付けられている場合、保持装置は、製造中に部品搬送装置の衝突領域外で旋回しなければならない。摺動テーブルに取り付けられる代わりに、保持装置は、上述のような能動的な往復台として実現されてもよい。能動的な往復台として実現されると、治具交換に続く工具交換の際に、治具交換往復台がプレスの外側に戻るため、治具交換往復台が部品搬送システムとの衝突についていかなる問題ももたらさないという利点がある。治具交換往復台が部品搬送システムとの衝突についていかなる問題ももたらさないことが可能となるのは、治具交換往復台が出入りできる十分な空間が個別のプレス間に存在する、大きなプレス空間を有するプレスラインの場合のみである。

小さなプレス間隔もしくは作業台間隔の場合、支柱を門形設計で実現することで、治具交換往復台のための空間を確保することも考えられる。
本発明のさらなる詳細、及びさらなる利点は、図面の参照をしつつ説明された例示的な実施形態によって開示されている。

［例示的な実施形態の説明］
図１は、大型部品搬送プレス１の一部の簡略図を示している。本図は、頭部材５と支柱６とスライド７とを有する処理ステージ３，４を示している。本発明で主張された治具交換システムは、部品搬送システムから独立した形式であるので、部品搬送システムの詳細は示されていない。自動治具交換システム１０が搭載された横送り台１４のみが示されている。自動治具交換装置１０と治具１１とを保持するための旋回装置９は、摺動テーブル８に搭載されている。この実施形態において、工具を交換する場合、旋回装置９上に固定された治具１１は、摺動テーブル８とともに大型部品搬送プレス１外に移動し、続く工具入れ替えでは、大型部品搬送プレス１内に移動する。旋回装置９は、治具１１のための保持部として機能し、回転点１２にて回転可能に摺動テーブル８に搭載されている。工具交換の場合、治具１１が、旋回装置９上の自動治具交換装置１０によって横送り台１４から離脱されると、直ちに、旋回装置９は、旋回角度１３に沿って、部品搬送システムとの衝突を確実に回避する待機位置へ移動する。

図２は、プレスライン２の一部を示している。本実施形態では、治具１１は、摺動テーブル８とともにプレスから離脱されないものの、本発明で主張された治具交換装置１０によって、保持部１５上に配置され、保持部１５上に固定される。保持部は、能動的な治具交換往復台１６に取り付けられている。本実施形態は、治具交換往復台１６が外側支柱６の各々の間を出入りできる十分な空間が各プレス間に存在する場合にのみ可能である。

本発明で主張された治具交換装置１０は、図３に詳細が図示されている。この図示は、図１に示された本実施形態の側面図に対応している。図３に図示された配置の場合、治具１１は、保持部１５内に静止している。保持部１５内への治具１１の固定は、保持部１５と、治具１１に取り付けられた円錐形部材１８との間に正接続（positive connection）をもたらす固定ピン１７によって達成されている。

図４からわかるように、固定ピン１７は、円錐形部材１８の共通孔１９と保持部１５の共通孔１９とに正確にはめ込まれて配置されている。尚、保持部１５は、固定ピン１７が配置されている位置に、円錐形部材１８と同様に円錐形状を有している。長手方向において、固定ピン１７は、スプリング２０によって所定位置に保持されている。横送り台１４上への治具１１の固定は、駆動部２２を介して横送り台１４に接続された固定ピン２１によって達成されている。図４に示す配置において、固定ピン２１が搭載された横送り台１４は、矢印２４の方向にすでに移動し、固定ピン２１が、スプリング２５の付勢力に抗してプレート２３に当接することによって、横送り台１４に対して、矢印２４の反対方向に移動している。この配置において、凹部２６は、治具１１に取り付けられた固定ピン２７の長軸上に位置している。

そして、横送り台１４は、部品搬送システムによって駆動され、矢印２８の方向に移動する。移動中に、固定ピン２１は、スプリング２５の付勢力によって、プレート２３の摺動面に押下される。直線案内部２９が治具１１に取り付けられ、直線案内部３０が横送り台１４に取り付けられた状態で、直線案内部２９，３０が互いに摺動する。上述したように、矢印２８の方向に横送り台１４が移動している最中に、横送り台１４とともに移動する駆動部２２は、固定ピン１７の後面に位置する駆動面３１に衝突する。駆動部２２がさらに移動することによって、固定ピン１７がスプリング２０の付勢力に反して、矢印２８の方向と同一の方向に移動する。固定ピン１７が矢印２８の方向と同一の方向に移動することによって、保持部１５と円錐形部材１８との間における上述の正接続が解除される。この結果、治具１１は、保持部１５上で離脱される。横送り台１４、及び横送り台１４に搭載された部品の矢印２８の方向への移動は、図５，６に図示された位置で終了する。しかしながら、この配置では、治具１１は、横送り台１４上にまだ固定されていない。治具１１を有する横送り台１４が矢印２４の反対方向に移動する単なる結果として、固定ピン２１は、スプリング２５の付勢力によって、横送り台１４に対して矢印２４の方向に移動される。その結果、固定ピン２１の固体材料が固定ピン２７の凹部３２内に挿入される。これにより、治具１１は横送り台１４上に固定され、部品搬送装置は製造を再開できる。また、固定ピン１７及び固定ピン２１の双方は、横送り台１４と部品搬送システムとを移動させることなく、手動で離脱及び固定することが可能である。ハンドレバー３３，３４は、固定ピン１７，２１を手動で離脱及び固定するために設けられている。固定ピン１７，２１の離脱及び固定は、例えば、摺動テーブル８もしくは治具交換往復台１６が外側に移動した際に治具１１を交換する場合に必要となる。

本発明は、図示説明された模範的な実施形態に限定されない。また、本発明は、保護権利の範囲内において、当業者による全ての発展を含んでいる。図２に図示されたように、治具交換往復台１６を使用する場合、例えば、保持部１５上の治具１１の固定を省略することが可能である。保持部１５は、水平に配置されているので、自動治具交換装置１０を有する治具１１は、出入りする際に自重によって支持されていれば十分である。

大型部品搬送プレスの側面図を示している。 プレスラインの側面図を示している。 横送り台から離脱している治具交換装置の側面図を示している。 横送り台から離脱している治具交換装置の上面図を示している。 横送り台に固定されている治具交換装置の側面図を示している。 横送り台に固定されている治具交換装置の上面図を示している。

符号の説明

１．大型部品搬送プレス
２．プレスライン
３．処理ステージ
４．処理ステージ
５．頭部材
６．支柱
７．スライド
８．摺動テーブル
９．旋回装置
１０．自動治具交換装置
１１．治具
１２．回転点
１３．旋回角度
１４．横送り台
１５．保持部
１６．治具交換往復台
１７．固定ピン
１８．円錐形部材
１９．孔
２０．スプリング
２１．固定ピン
２２．駆動部
２３．プレート
２４．矢印
２５．スプリング
２６．凹部
２７．固定ピン
２８．矢印
２９．直線案内部
３０．直線案内部
３１．駆動面
３２．凹部
３３．ハンドレバー
３４．ハンドレバー

Claims (9)

1. プレスライン、もしくは大型部品搬送プレス、もしくはシミュレータなどにおける工作物のための部品搬送装置の自動治具交換装置であり、該部品搬送装置が、吸引スパイダなどの保持手段に取り付けられた横送り台を備えた自動治具交換装置であって、
   前記横送り台（１４）によって保持された治具（１１）は、治具を交換する場合に自動的に分離可能であり、
   前記治具（１１）は、保持部（１５）内に配置され、自動的に、保持部（１５）への固定及び保持部（１５）からの離脱が可能であり、
   前記保持部（１５）は、該保持部（１５）自体に駆動手段もしくは動力伝達手段を不具備である
   ことを特徴とする自動治具交換装置。
2. 請求項１に記載の自動治具交換装置であって、
   前記治具（１１）を前記保持部（１５）内に配置することと、前記治具（１１）を前記保持部（１５）内に固定することと、前記治具（１１）を前記保持部（１５）から離脱させることと、のための前記横送り台（１４）及び前記治具（１１）の全ての動作は、前記部品搬送装置によって実行され得る
   ことを特徴とする自動治具交換装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の自動治具交換装置であって、
   前記治具（１１）は、少なくとも１つの固定ピン（２１）による正接続によって、前記横送り台（１４）上に固定され得る
   ことを特徴とする自動治具交換装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の自動治具交換装置であって、
   前記治具（１１）は、少なくとも１つの固定ピン（２７）による正接続によって、前記保持部（１５）上に固定され得る
   ことを特徴とする自動治具交換装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の自動治具交換装置であって、
   前記固定ピン（２１）及び／または前記固定ピン（２７）の離脱は、スプリング（２０）及び／またはスプリング（２５）の付勢力によって実行され得る
   ことを特徴とする自動治具交換装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の自動治具交換装置であって、
   前記治具（１１）は、ハンドレバー（３３）とハンドレバー（３４）とによって、前記保持部（１５）及び／または前記横送り台（１４）から離脱され得る
   ことを特徴とする自動治具交換装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の自動治具交換装置であって、
   前記保持部（１５）は、治具交換往復台（１６）であって、工具交換中、及び工具交換後にそれぞれ、該治具交換往復台（１６）自体の駆動力によって、前記プレスを出入りする治具交換往復台（１６）上に搭載されている
   ことを特徴とする自動治具交換装置。
8. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の自動治具交換装置であって、
   前記保持部（１５）は、摺動テーブル（８）上に搭載され得る
   ことを特徴とする自動治具交換装置。
9. 請求項８に記載の自動治具交換装置であって、
   前記保持部（１５）は、旋回装置（９）であって、前記摺動テーブル（８）上に回転可能に搭載され、製造中に待機位置へ旋回され得る旋回装置（９）上に搭載され得る
   ことを特徴とする自動治具交換装置。

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