JP2012523964A - 成形装置用排出装置 - Google Patents

Abstract

本発明は排出装置に関し、特にプレス及びプレスツールや、さらに他の好適な用途のための排出装置に関する。排出装置は２つの駆動装置（２４、３３）を有する。これら２つの駆動装置は異なるストロークを有し、異なる力と速度で駆動される。第１の駆動装置は工作物を解放する働きをし、一方、第２の駆動装置は制御された形式で高速で工作物を型から排出する働きをする。

Description

本発明は、排出装置に関し、特にプレスにおいて使用可能な排出装置に関する。

特に大量の成形プロセスにおいて、さらに最初の成形プロセスを含む他の成形プロセスの場合において、ツールに形成されている工作物が成形プロセスに続いてオープンツールから搬送されなければならない。これは、いわゆる排出装置（エジェクタ）によって達成される。水平分割された成形ツールでは、これらのエジェクタはほとんどの場合にツール下部に配置される。これらの成形ツールは、成形プロセスの間に非活動位置にある少なくとも１つのエジェクタピンを有する。成形プロセスの完了とツールの開放の次に、エジェクタピンは軸方向に（例えば垂直方向に）移動され、これにより型から工作物を取り外し該工作物を搬送高さに移動させる。

ドイツ特許公報ＤＥ ４０ １７ ７９６ Ｃ１では、射出成形機械用の排出装置が開示される。この排出装置は、水圧シリンダの形状の排出ドライブを有する。そのピストンのピストンロッドは、エジェクタピン用の支持体として働く調整可能なプレートを駆動する。水圧シリンダが作動されると、これらのピンは工作物を型から押し出す。

大量の成形プロセスにおいて、成形プロセスの完了後、工作物がツールに比較的に緊密に着座される問題がある。工作物はプレスシートから解放されなければならない。これは、かなりの力を必要とする。さらに、工作物を搬送高さに移動させるためにかなりの高度差を克服する必要が時々ある。一方、このことは、高さ寸法のあるエジェクタドライブを必要とする。

これに反して、工作物を遊離し排出するために必要な時間はプレスストローク数を限定する。その結果、エジェクタは可能な限り迅速に動作しなければならない。この要件は、エジェクタの上記の実質的な力要件と競合する。

ドイツ特許公報ＤＥ４０ １７ ７９６ Ｃ１

このことを考慮して、本発明の目的は、大きな数のプレスストロークが得られる排出装置のための概念を開示することである。

本発明の目的は、請求項１による排出装置で達成される。

本発明による排出装置は、ツール、特に、プログレッシブツールを成形し、特に大量成形のほかに、鋳型若しくはプレスツールに好適である。

本発明による排出装置は、第１の駆動ユニット及び第２の駆動ユニットを有する装置によって駆動されるエジェクタピンを有する。第１及び第２の駆動ユニットは異なる機能を実行する。第１の駆動ユニットは、エジェクタピンの働き行程（ワーキングストローク）よりも小さい駆動行程を有する。第１の駆動ユニットは、特に大きな駆動力を付与するように設計され得る。その結果、上記第１の駆動ユニットは工作物をツールから解放するために使用され得る。第２の駆動ユニットは特に高速に駆動されるように設計される。上記第２の駆動ユニットは、工作物が解放されるときにエジェクタピンの駆動を引受け、グリッパや転送装置によって把持され、さらに搬送され得る位置に上記工作物を高速で移動させる。

第１の駆動ユニットによって生成される大きな駆動力により、上記ユニットは「動力装置（ｐｏｗｅｒ ｕｎｉｔ）」としても見なすことがある。第１の駆動ユニットの働き行程は数ミリメートル、例えば２０ミリメートルである場合でも十分である。その際に、第１の駆動ユニットによって達成される速度は比較的低いことがある。第１の駆動ユニットは駆動部及び伝送機構を高い減速比で有することがある。この伝送機構は、機械式伝送機構、水圧伝送機構等でもよい。

第２の駆動ユニットは、エジェクタピンのストローク幅のより大きな部分を乗り越えるように配置される。その際に、このユニットは、例えば、８メートル／秒までの最大速度に対して設計されるのみならず、好ましくは通路制御された方法で付加的に動作することもできる。たとえば、第２の駆動ユニットは、サーボモータ、又は位置制御された方法で動作する同様の駆動手段を有することもある。この結果、エジェクタピンは、工作物を加速し、該工作物を開放しているツールに追随させ、制御された方法で内部の所望の位置に停止させるために、所望の経路／時間状況を有する動作によって伝えられる。このようにして、工作物は制御された方法において依然として高速でツールから移動されることができる。工作物がエジェクタピン上で変位され若しくは取り外され、転送によってもはや正確に受け取れられないという危険は、特に２つの駆動ユニットの経路制御された動作によって最小限に抑えることができる。

好ましくは、調整装置はエジェクタピンにおいて配列され、該調整装置はエジェクタピンの非活動位置を設定するために使用できる。これは、特に排出装置が、ツール下部が取り付けられるプレステーブルの一体化部分であるときに有利である。さらに、調整装置は、数個の排出装置がツールやプレスに設けられている状況において有利であり、上記排出装置は例えば段型ツールの下側段部に取り付けられる。このようにして、エジェクタピンの位置は、段から段に変化する工作物形状に調整され得る。

第１の駆動ユニットが、調整装置を用いて駆動ユニットに対して調整可能な調整可能な出力部材を有する。たとえば、出力部材はスレッドを用いて第１の駆動ユニットに接続され得る。調整装置を用いた出力部材のねじれは第１の駆動ユニットの非活動位置の調整を実現する。

好ましい実施の形態において、エジェクタピンは当接面を介して第１の駆動ユニットと連通する。上記表面は圧力面の機能を果たす。第１の駆動ユニットはこのように工作物に対しエジェクタピンを押し付ける。しかしながら、エジェクタピンは第１の駆動ユニットから容易に離間させることができる。これは、たとえば第２の駆動ユニットによって実行することができる。

第２の駆動ユニットが予め特定した位置にエジェクタピンを駆動することを引き継ぐものと仮定する。しかしながら、第１の駆動ユニットがより緩やかであるが、より強く型から工作物を抜き出すとすぐに、比較的に強力ではないが更に高速の第２の駆動ユニットがエジェクタピンの駆動を引き継ぐようにして第１及び第２の駆動ユニットを作動させることもまた可能である。

本発明は異なる実施の形態において実施され得る。たとえば、第１の駆動ユニットは水圧駆動部であってもよい。第１の駆動ユニットが好ましくは減速伝送、例えばリンク機構を有することもまた可能である。付与された伝送がトグル機構である場合、特に大きな離脱力が最小の作動力で達成され得る。これは、特に、トグル機構が延長した位置にある第１の駆動ユニッの非活動位置にあるときに適用する。

第２の駆動ユニットは、エジェクタピンの直線モータ直接駆動部又は、例えばラック／ピニオン接続若しくは同様の軸受を介してエジェクタピンと連通するさらに別のサーボモータ駆動部でもよい。第２の駆動ユニットは１つ以上の電気モータを有することもある。

本発明の有利な実施の形態の更なる細部は図面、説明、又は請求項の内容である。上記は発明の本質的な態様及び種々の状況に限定される。これらの図面は以下のように示される。

図１は、段型プログレッシブツールを備えたプレスの概略図である。 図２は、図１によるプレスのプレステーブル及び下部ツールの、詳細な垂直断面図である。 図３は、図２によるエジェクタの実施の形態の概略図である。 図４は、排出装置の変更形態の概略図である。 図５は、排出装置の別の実施の形態の概略図である。 図６は、本発明による排出装置の別の実施の形態の概略図である。

図１は、プログレッシブツール２を収容するプレス１の概略図である。プログレッシブツール２はツール上部３及びツール下部４を有する。ツール上部３は、垂直方向に上下移動されるラムによって支持され、該ラムがプレスフレーム５に適切に案内される。ツール下部４はプレステーブル７によって支持される。ツール上部３及びツール下部４はそれらの間に、プログレッシブツールの場合に、ツール上部３の上に設けられる関連上部型１３、１４、１５、１６、１７を備えた型空洞８、９、１０、１１、１２の少なくとも１つを定義する。それぞれ型空洞８（９から１２）及び関連上部型１３（１４から１７）はそれぞれプログレッシブツール２の成形工程を構成する。工作物は、ツールが開いた状態で工作物各部分３、４間に延出する詳細に図示されない転送配置によってツールの段から段まで搬送される。

図２は、ツール下部３の第１の段の原理を示す。工作物１８は、成形工程が完了した後に型空洞８に示される。上記工作物は型空洞８を主として満たす。

図２は、プレス１又はツール２に属する排出装置１９をさらに示す。この排出装置は、エジェクタピン２０、及び、ツール部４若しくは図示のようにプレステーブル７に配置され得るエジェクタドライブ２１を有する。エジェクタピン２０は、型空洞８の底部で終端する開口部に配列される。上記エジェクタピンは、ラム６の動作方向に対応する直線方向にシフトされることができ、上記動作はここでは垂直方向である。エジェクタピン２１は、型空洞８において工作物１８を取り外し、好ましくは該工作物をツール下部４の上面２２まで上記型空洞から持ち上げるようにしてエジェクタピン２０を作動させるように配置される。

エジェクタドライブ２１は圧力ピン２３を有し、その表面は図示のようにエジェクタピン２０の下端に当接し得る。あるいはまた、ピン２３及びエジェクタピン２０はさらに、結合性機械部分として単一部品に形成されることもある。次に、エジェクタドライブ２１は圧力ピン２３と、それととともに、垂直方向に木必要とした方法でエジェクタピン３０に当接するように配置される。これを達成するために、エジェクタドライブ２１は、例示した方法で図３に示されるように２つの駆動方向を有する。第１の駆動ユニット２４は、エジェクタピン２０又は圧力ピン２３が大きな力で移動可能とされる間にショートストローク動作を生成するように配置される。第１の駆動ユニット２４は好ましくは、圧力ピン２３の一表面が着座される当接面２６を備えた少なくとも１つの出力部材２５を有し、該圧力ピン２３はエジェクタピン２０の構成要素であると理解され得る。

第１の駆動ユニット２４は、例えば、出力部材２５の外部スレッド２９がねじ込まれる中心ネジ孔を有するロータ２８を有する。出力部材２５がピン２３の長手方向に詳細には図示されない手段によって非回転式に調整できるように支持され得る一方、ロータ２８が、例えば、一例として軸方向圧力軸受３０を介して回転移動可能であるが軸方向において静止したように支持される。

ロータ２８は、その外周面上に永久磁石３１を有する。ロータ２８を同軸的に制限する固定支持されるステータ３２は、永久磁石３１、即ち特に同期モータとともに電気モータを形成する。上記モータを適切に活動させることによって、出力部材を大きな力でストローク幅Ｈ１を超えて移動させることが可能であり、上記ストローク幅は圧力ピン２３の必要ストローク幅よりも小さい。

さらに、圧力ピン２３が第２の駆動ユニット３３に接続され、該ユニットは予め特定されたストローク幅Ｈを超えてピン２３を移動させるために配置される。ストローク幅Ｈを図示するために、図３は、ピン２３の非活動位置を実線で示し、上昇位置を破線で示す。

第２の駆動ユニット３３は、たとえば、ピニオン３５を駆動する同期モータ３４を有する。ピニオン３５は、ピン２３の１つの側面上で凹み３６とかみ合い、このように、いわば歯ラック受けを形成する。

ここまで記載されたエジェクタドライブ２１は以下の通り作動する。

プレスストロークを実行した後に、ラム６はまず上方に移動し、その結果として、ツール上部３は、ツール下部４から取り外され、即ちツール２が開放されている。この時点で、図２による状態が見出される。形成された工作物１８は型空洞８の底部にしっかりと着座され、詳細に図示されない転送配置によって把持され、例えば次のプレス形成ステージに更なる処理のために移動される。

排出装置は、ツール１８を型空洞８上に移動させるために作動される。これを達成するために、少なくとも第１の駆動ユニット２４、但し任意の方法で第２の駆動ユニット３３の同期モータ３４が既に作動されている。ところで、第１の駆動ユニット２４は、例えばロータ２８の回転により比較的低速で出力部材２５を上方に移動させる。この結果として、出力部材２５は、上記工作物をその固定した着座位置から移動させるような力で工作物１８に対して圧力ピン２３又は２０を押し付け、そのようにして、いわば解放される。このために必要な力は数１０トンから１００トンであることがある。

工作物１７がその固定された着座位置から取り外されるとすぐに、第２の駆動ユニット３３は工作物１８の連続した上昇を引き受ける。そのために、同期モータ３４がピン２３と、上記ピンを介して、工作物１８を秒速数メートル（例えば、８ｍ／ｓ）に達する速度に加速する。ショートストロークでのみ動作する第１の駆動ユニット２４はこの動作に追随することはできない。ピン２３の表面２７は圧力面２６を上昇させる。ピン２３はストローク幅Ｈを介して非常に素早く循環し、これにより工作物１８が表面２２の上に配置される。

この位置において、工作物は転送によって引き受けられ、次のプレス形成ステージ又は他の処理位置に移動される。

第１の駆動ユニット２４はまず一番に大きな力を付与し、第２の駆動ユニット３３は、詳細には図示されない制御装置によって制御されるピン２３、及び上記ピンを用いて、位置制御方法で工作物１８を高速移動させるように配置される。その際に、制御装置は、所望の動作の曲線を同期モータ３４に示すこともあり、このため、工作物は開放中のツール上部３に追随し、さらに例えば、転送が工作物部１８を引き受ける所望の停止位置に達するまで上記ツール部と当接して保持される。

排出装置２１は、基本原理に従いながら最も多様な方法で変更され得る。たとえば、第２の駆動ユニット３３はピン２３の直近から変位され得る。図４において、第２の駆動ユニット３３ａは、上記ピンに対して特定の距離でピン２３に隣接配置される。その際に、同期モータ３４ａは、矩形レバー３８を介してピン２３の下表面２７上に作用するラック３７上に作用する。しかしながら、図４による配列はまた、十分に強い方法で設計されるという条件で、第１の駆動ユニット２４に代わることもある。

図５は別の実施の形態を示す。ところで、ピン２３、この場合にピン２３ｂは、ダブルラックとして構成され、その際に、２組の凹み３６ａ、３６ｂが設けられる。これらは、ピン２３ｂの異なる側面上に設けられ、それぞれピニオン３５ａ、３５ｂとかみ合い、上記ピニオンは同期モータ３４ａ、３４ｂによって駆動される。それぞれピニオン３５ａ、３５ｂを備えた同期モータ３４ａ、３４ｂ、及びラック２３ｂは第２の駆動ユニット３３ｂを示す。

第１の駆動ユニット２４は駆動源として同期モータ３９を有し、これにより、偏心器４０が上記同期モータ４０の出力軸上に配置される。上記偏心器は偏心ロッド４１を介してトグル機構４２に接続される。上記機構の第１の支柱（スティルト）４３は固定軸受４４にヒンジ式に取り付けられる。第２の支柱４５はレバー４７の一端４６と接触し、その他端４８は旋回可能に支持される。この例示としての実施の形態を考慮すると、端部４８は調整装置４９上で支持され、該装置は、例えば調整カム５０によって表わされる。上記カムは、端部４８の高さを調整するために詳細に図示されない調整装置を用いて異なる回転位置に目標とした方法で移動できる。

レバー４７の１つの側面上に、当接面２６があり、該当接面はラック２３ｂの表面２７によって支持される。

図５は、排出装置２１ｂの非活動位置を示す。この非活動位置において、トグル機構２１はその拡張した位置にあり、即ち、支柱４３、４５が直線を形成する。偏心ロッド４１はそれらのヒンジ地点５１と接触状態にある。同期モータ３９が作動されると、偏心ロッド４１、及びそれにより、ヒンジ地点５１は一方に移動される。この結果として、トグル機構４２の支持長は短縮され、それにより、図５のレバー４７が上方に（半時計回りに）旋回される。この結果、同期モータ３９の側から見るラック２３ｂは、非活動位置から移動され、最初は無限大で、次に徐々に小さくなる減速比である。このようにして、極めて大きな破壊力は、図示のリンク機構及びラック２３ｂを介して工作物に伝達されることができる。工作物が解放されるとすぐに、同期モータ３４ａ、３４ｂは搬送を引き受け、工作物をツールから高速移動させる。

図６は変更された実施の形態を示す。この実施の形態を考慮すると、第１の駆動ユニット２４ｃは水力原理に基づいて動作する。このユニットは、シリンダ５３に着座される環状ピストン５２を有する。そこで、環状ピストン５２は少なくとも１つ、好ましくは２つの作業チャンバ５４、５５を分離する。これらのチャンバは水圧制御装置５６と連通する。環状ピストン５２は、例えば、出力部材２５が着座される内部スレッドを備えた通路開口部を有する。上記内部スレッドは、回転に対して固定される環状ピストン５２に対して目標とした方法で潜在的に回転され得る。そのために、サーボモータ５７が設けられ、上記モータが軸方向に自由であるがまだ非回転式にスライド軸５８を介して出力部材２５に接続される。環状ピストン５２に対する出力部材２５の回転により、圧力面２６の非活動位置ひいてはピン２３を調整することができる。このように、スライド軸５８及びサーボモータ５７とともに、出力部材２５の外部スレッド２９は調整装置４９を表わす。あるいは、サーボモータは、出力部材２５に対して環状ピストン５２を回転するために設けられることもある。

さらに、ピン２３はラックとして構成され得る。図３に関して既に記載されたように、上記ラックの凹み３６は、例えば同期モータ等の適切な駆動部のピニオン３５とかみ合う。

図６による排出装置２１ｃは以下のように動作する。

図６は非活動状態を示す。環状ピストン５２はその下方位置にある。ピン２３の下表面２７は当接面２６上に着座される。サーボモータ５７を適切に作動させることによって、ピン２３の高さはその非活動位置に対して調整されることができる。

さらにまた、工作物がその型から取り出されようとする場合、該工作物はまず解放されなければならない。これを実行するために、制御装置５６の一部である方向性制御バルブ５９は、水圧ポンプ６１によって生成される水圧に下部作業チャンバ５５を接続するために通路（下方チャネル６０）に切り替える。これに反して、圧力は上部作業チャンバ５４から除去される。環状ピストン５２によって生成されるフルフォースはピン２３を介して工作物に転送されるため、該工作物は解放されることがある。当然のことながら、ショートストロークのみがこのようにして実行され得る。工作物が解放されるとすぐに、ラック３５を駆動するサーボモータはピン２３を駆動することを引き受け、その結果、このピンが出力部材２６を持ち上げて上昇させる。

ピン２３は工作物を取り外すと同時にサーボモータを反転させることによって再び下方に移動されることが可能であり、一方、方向性制御バルブ５９は、図６に従って環状ピスント５２を所定位置に逆行させるために、その反転位置（チャネル６２）に切り替えることができる。

図３による実施の形態において、調整装置４９の機能は、第１の駆動ユニット２４によって引き受けることができる。出力部材の非活動位置は、ステータ３２及び磁石３１を有する電気モータの非活動回転位置によって定義され得る。この非活動位置は、例えば、図３に概略的にのみ示される制御装置６３によってソフトウェア駆動方法で決定され、上記制御装置は、このように、一方では、第１の駆動ユニット２４を作動させ、他方では調整装置４９を形成する。

排出装置は、特にプレス及びプレスツールに対して設けられるが、他の好適な用途に対しても設けられ、この排出装置は２つの駆動ユニット２４、３３を有する。これら２つの駆動ユニットは、異なるストローク、調整力、及び規制速度を利用する。第１の駆動ユニットは工作物を解放するために配置され、第２の駆動ユニットは制御された方法でより高速でその型から工作物を搬出するために配置される。

１ プレス
２ プログレッシブツール
３ ツール上部
４ ツール下部
５ プレスフレーム
６ ラム
７ プレステーブル
８−１２ 型空洞
１３−１７ 上部型
１８ 工作物
１９ 排出装置
２０ エジェクタピン
２１ エジェクタドライブ
２２ 表面
２３、２３ｂ 圧力ピン
２４ 第１の駆動ユニット
２５ 出力部材
２６ 当接面
２７ 表面
２８ ロータ
２９ 外部スレッド
３０ 圧力軸受
３１ 永久磁石
３２ ステータ
３３、３３ａ 第２の駆動ユニット
Ｈ ストローク幅
３４、３４ａ、３４ｂ 同期モータ
３５、３５ａ、３５ｂ ピニオン
３６、３６ａ、３６ｂ 凹み
３７ ラック
３８ 角度レバー
３９ 同期モータ
４０ 偏心器
４１ 偏心ロッド
４２ トグル機構
４３ 支柱
４４ 軸受
４５ 支柱
４６ 端部
４７ レバー
４８ 端部
４９ 調整装置
５０ 調整カム
５１ ヒンジ地点
５２ 環状ピストン
５３ シリンダ
５４、５５ 作業チャンバ
５６ 水圧制御装置
５７ サーボモータ
５８ スライド軸
５９ 方向性制御バルブ
６０ チャネル
６１ 水圧ポンプ
６２ チャネル

Claims (14)

1. 非活動位置及び取り出し位置との間で所望のストローク幅（Ｈ）にわたってピンの長手方向に調整可能に支持されるエジェクタピン（２０、２３）と、
   第１の力及び第１の速度で前記エジェクタピン（２０、２３）を駆動するための第１の駆動ユニット（２４）と、
   第２の力及び第２の速度で前記エジェクタピン（２０、２３）を駆動するための第２の駆動ユニット（３３）と、を含み、
   前記第１の力が前記第２の力より大きく、
   前記第１の駆動ユニット（２４）が前記ストローク幅（Ｈ）よりも小さい駆動ストローク（Ｈ１）を使用する、
   成形装置用排出装置（１９）。
2. 前記エジェクタピン（２０、２３）が、前記非活動位置を調整するために調整装置（４９）に取り付けられる、請求項１に記載の排出装置。
3. 前記調整装置（４９）が前記第１の駆動ユニット（２４）に接続される、請求項２に記載の排出装置。
4. 前記第１の駆動ユニット（２４）は、前記第１の駆動ユニット（２４）が活動しないときに前記調整装置（４９）で調整される調整可能な出力部材（２５）を含む、請求項１に記載の排出装置。
5. 前記出力部材（２５）がスレッド（２９）を介して前記第１の駆動ユニット（２４）に接続される、請求項４に記載の排出装置。
6. 前記第１の駆動ユニット（２４）は、前記第１の駆動ユニット（２４）が活動しないときに前記調整装置（４９）で調整される調整可能な出力部材（２５）を含み、
   前記調整装置（４９）が、目的に応じて前記第１の駆動ユニット（２４）に対して前記出力部材（２５）を回転するように配置される、請求項２に記載の排出装置。
7. 前記第１の速度（ｖ１）が前記第２の速度（ｖ２）よりも低い、請求項１に記載の排出装置。
8. 前記エジェクタピン（２０、２３）が当接面（２６）を介して前記第１の駆動ユニット（２４）に接続される、請求項１に記載の排出装置。
9. 前記第１の駆動ユニット（２４ｃ）が水圧駆動部である、請求項１に記載の排出装置。
10. 前記第１の駆動ユニット（２４ｂ）が伝送機構（４０、４１、４３、４５、４７）を含む、請求項１に記載の排出装置。
11. 前記伝送機構がトグル機構（４３、４５）であるか、又はトグル機構（４３、４５）を含む、請求項１０に記載の排出装置。
12. 前記トグル機構のトグル（４３、４５）が、前記エジェクタピン（２０、２３）が前記非活動位置にあるときに拡張位置にある、請求項１１に記載の排出装置。
13. 前記エジェクタピン（２０、２３）が少なくとも１つの電気モータ（３４）を用いて駆動される、請求項１に記載の排出装置。
14. 前記電気モータ（３４）が、前記エジェクタピン（２０、２３）の凹み（３６）と係合状態にあるラック（３５）を含む、請求項１３に記載の排出装置。

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