JP2024026297A - 工具ユニット、工具ユニットを保持するプレス機、工具ユニットをプレス機のホルダ内に作動可能に配置する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、例えば円形ブランク材から硬貨をエンボス加工するエンボスプレス機に関する。【解決手段】金型ユニット（２０）は、プレス機（２１）の短いダウンタイムで迅速な金型の交換を行うように、プレス機（２１）のレセプタクル（２３）への挿入又は取り外しを簡単かつ迅速に行える。金型ユニットは、金型キャリア（３１）の金型軸（Ａ）に沿って配置された第１の金型（４５）及び第２の金型（４６）を有する。第２の金型（４６）は、プレス機（２１）のガイド装置とは独立して、金型ガイド（４７）によりガイドされて金型キャリア（３１）及び第１の金型（４５）に対して移動できる。プレス機（２１）の作動が別の金型ユニットとの間で進行すると同時に、このような金型ユニットをプレス機の外で準備し、セットアップできる。準備された金型ユニットは、必要に応じて使用中の金型ユニットと交換される。【選択図】図１

Description

本発明は、プレス機用の工具ユニット、そのような工具ユニットを保持するホルダを備えたプレス機、及び工具ユニットをプレス機に作動可能な状態に配置する方法に関する。この方法は、実際に使用されている工具ユニットを別の工具ユニットと交換することも含む。

特に、硬貨、メダル、円形ブランク材、又は他の板状ブランク材をエンボス加工するエンボスプレス機などの高速作動プレス機では、ブランク材、特に円形ブランク材を成形する工具の交換や工具の装着に非常に時間がかかる。特に硬貨の鍛造の際には、硬貨やメダルに施す必要のあるフィリグリー構造のために、エンボス加工工具を互いに対して向きを揃えなければならない。このため、プレス機の作動前の工具の装着にはかなりの時間がかかる。また、作動中に工具に摩耗が生じると、プレス機を停止して工具を交換し、工具の再調整を行ってから作動を再開しなければならない場合がある。そのため、従来使用されてきたエンボスプレス機のダウンタイムは比較的長かった。

鍛造プレス機は、例えばＤＥ ２６ ２８ ８５５ Ｃ２から公知である。これは、雌型（第１の工具）用のホルダと、雄型（第２の工具）を支持するラムとを含む。第１の工具用のホルダには、クランプ状態で第１の工具のための中空スペースを形成する半円形のくぼみが形成されている。これら２つの工具は別々に交換可能であり、最適なエンボス加工の結果が得られるようにプレス機の始動時に互いに対して向きを揃えることが必要である。

ＤＥ １０ ２０１５ ０１０ ４８９ Ａ１には、工具キャリアを有する鍛造プレス機が
記載されている。工具キャリアには摺動面がある。交換のために、１つ又は複数の工具をガイドしてこの摺動面上に摺動可能に支持することが可能である。

公知の従来技術から始まり、本発明の目的を、プレス機の短いダウンタイムで挿入又は取り外しが可能な工具ユニット、特にエンボスプレス機用の工具ユニットを提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する工具ユニット、請求項１１の特徴を有するプレス、及び請求項１６の特徴を有する方法によって解決される。

本発明のプレス機用の工具ユニットは、プレス機と交換可能に接続されるように構成された工具キャリアを有する。特に、工具キャリアは、プレス機のプレスフレームに設けられたホルダに配置、位置決め及び／又は向きが揃えられ、プレスフレームに着脱可能に取り付けられるよう構成される。工具ユニットは、プレス機への配置やプレス機からの取り外しのために一様に取り扱うことのできるユニットを形成する。

工具ユニットは、第１の工具及び第２の工具を有する。これら２つの工具は、共通の工具軸と位置合わせされて配置される。これら２つの工具は、工具軸Ａに対して同軸に配置される。

工具ユニットは、工具ガイド装置を含み、これにより、第２の工具は工具軸に沿ってガイドされて工具キャリアに対して移動可能に支持される。これにより、第２の工具は、第１の工具に向かうストローク方向と、このストローク方向とは反対の第１の工具から離れるバックストローク方向とに移動することができる。したがって、これら２つの工具は互いに対して向きが揃えられ、工具ユニット自体によってガイドされる。工具ユニットがプレス機に挿入されると、第２の工具を結合装置によってプレス機のラムと結合することができ、これにより、ラムの動きが第２の工具に伝達され、よってストローク方向のストローク又はバックストローク方向のバックストロークを開始することができる。

これら２つの工具はすでに工具ユニット内で互いに対して移動可能にガイドされ、向きが揃えられるため、工具のプレス機への挿入及びプレス機からの取り外しが著しく簡単になる。工具ユニットは、本体内のモジュール又はユニットとして取り扱われ、これにより、プレス機内での２つの工具の互いに対する面倒な位置合わせが省略される。従来公知のプレス機、特にエンボスプレス機とは異なり、第２の工具はラムのガイド装置を使用しないが、工具ユニットは第２の工具用に別個の独自の工具ガイド装置を有する。

工具ユニットの工具はエンボスプレス機用のエンボス加工工具であり、例えば、硬貨、メダル等を板状あるいは円盤状のブランク材、又は円形のブランク材からエンボス加工するためのものであることが好ましい。ブランク材、即ち円形ブランク材は１つの部分からなるブランク材であってもよいし、コアと、コアの周りに同心円状に配置された１つ又は複数のリングで構成される、複数の部分からなるブランク材であってもよい。円形ブランク材、又は円形ブランク材の外形を例えば円形や多角形としてもよいし、他の実質的に任意の形状としてもよい。

工具ガイド装置が、工具軸を横切る第２の工具の横方向の動き、及び／又は工具軸に対する第２の工具の傾動を支持するように構成されていると好都合である。特に、第２の工具が工具軸に沿って１自由度でのみガイドされて移動可能であり、技術的に必要なクリアランスを除いた他の全ての自由度での動きが支持されるように工具ガイド装置を構成することができる。

ある実施形態では、工具ガイド装置は、工具軸に平行に対応付けられたガイドブッシュ内で移動可能に支持されたガイドコラムを有することができる。これにより、例えば、第１の工具を少なくとも１つのガイドコラムに移動可能に結合することができ、例えば、第１の工具をガイドコラムに対して移動不能に配置することができる。少なくとも１つのガイドブッシュを工具キャリアに設けることができる。

第２の工具は工具結合面を備え、これによって第２の工具が少なくともストローク方向への移動の際にプレス機のラムのラム面に当接すると好都合である。工具結合面及びラム面は工具軸に対して直交方向に広がる平面であることが好ましい。第２の工具及びラムは、工具軸に対するラムの傾動及び／又は工具軸に直交するラムの横方向の動きが第２の工具に伝達されないように、工具結合面及びラム面が互いに隣接する領域に構成される。

工具ユニットの実施形態において、第１の工具は成形位置とエジェクタ位置との間を移動可能である。エジェクタ位置では、成形又はエンボス加工後に、成形された円形ブランク材をリングから取り出すことができる。エジェクタ位置では、第１の工具はストローク方向に特に移動不能に支持され、これにより第１の工具は工具キャリア又はプレス機のいずれかで支持されることが可能になる。

この代わりに、別の実施形態では、第１の工具が工具キャリアに対して移動不能に配置されることも可能である。

好ましくは、摺動面を有する搬送部を工具キャリアに取り付けることができる。摺動面を有する搬送部は、工具ユニット内の、又は工具ユニット外への円形ブランク材の摺動搬送を可能にするように構成される。これにより、円形ブランク材を２つの工具間に供給し、続いて円形ブランク材に成形あるいはエンボス加工及び／又は打抜加工を行い、エンボス加工及び／又は打抜加工後に摺動面をわたって円形ブランク材を取り除くことができる。

さらに、移動ガイド装置が工具キャリアに設けられていると好都合である。移動ガイド装置は、プレス機のプレスフレームのフレームガイド装置と協働するように構成されている。移動ガイド装置及びフレームガイド装置によって、工具ユニットをプレス機のホルダ内、又はプレス機のホルダ外に移動させることができる。

好適な実施形態では、少なくとも１つの位置決め凹部が工具ユニットの工具キャリアに設けられる。少なくとも１つの位置決め凹部は、プレス機の位置決め装置の位置決め部と協働するように構成されている。少なくとも１つの位置決め部を少なくとも１つの位置決め凹部に挿入することにより、工具キャリア、ひいては工具ユニットをプレス機のプレスフレームに対して位置決め又は向きを揃えることができる。少なくとも１つの位置決め凹部は、先細りの断面を含み、したがって、特に円錐状とすることができる。少なくとも１つの位置決め突起が、少なくとも１つの位置決め凹部と相補的に構成されることが好ましい。

円形ブランク材を成形する本発明のプレス機は、上述のように、交換可能な工具ユニット、特に実施形態のいずれかによる工具ユニットを保持するホルダを含む。プレス機は、少なくとも１つの位置決め部を備えた位置決め装置を有する。位置決め部をアラインメント位置に移動させることができ、ここで、位置決め部は工具ユニットの対応付けられた位置決め凹部に少なくとも部分的に突出する。少なくとも１つの位置決め部と少なくとも１つの位置決め凹部との間の協働により、プレス機に対する工具ユニットの位置決め及び／又は向きを揃えることができる。さらに、プレス機は、ホルダ内の工具ユニットをクランプするように構成されたクランプ装置を備える。クランプ装置は特に、クランプ力の生成の際、クランプ装置によって噛み合いは生じないがクランプ装置と工具ユニットとの間に圧力又は摩擦力による接続が保たれるように構成される。プレス機が、工具ユニットのクランプ後に少なくとも１つの位置決め部をアラインメント位置の外に移動させ、少なくとも１つの位置決め部と少なくとも１つの位置決め凹部との間に接触を生じないよう構成されていると特に好都合である。別の実施形態では、この代わりに、又はこれに加えて、クランプ力の生成の際に噛み合いが生じるようクランプ装置を構成することができる。

好適な実施形態では、プレス機は結合装置を有する。結合装置は第２の工具をプレス機のラムと結合するように構成されており、これにより、ラムの動きを第２の工具に伝達して第２の工具をストローク方向又はバックストローク方向に移動させることができる。

結合装置が、ラムに向かう結合力によって第２の工具をバックストローク方向に押したり引いたりするように構成されていると好ましい。位置決め及び調整が可能な停止面をプレス機に設けることができ、第２の工具が休止位置にある場合に、第２の工具が結合力によってこの停止面に対して押されたり引っ張られたりすることが好ましい。第１の工具が成形位置にある場合、休止位置にある第２の工具は第１の工具に対して最大の距離を有する。休止位置では、第２の工具はラムによって停止面から持ち上げられない。ラムは、第１の工具からバックストローク方向に離れたその戻り点の範囲内に位置し、この戻り点は下側戻り点としても示すことができる。

結合装置が、工具軸を横切るラムの横方向の動き、及び／又は工具軸に対するラムの傾動を可能にするように構成されていると好都合である。そうすることにより、ラムのこのような横方向の動き又は傾動が第２の工具に伝達されることが回避される。これにより、ラムのガイドと独立して、工具ユニットの工具ガイド装置によってガイドされる第２の工具のクランプが回避される。

工具ユニットをプレス機のホルダ内に作動可能に配置するために、特に以下のように進められる。

まず、工具ユニットをプレス機のホルダに挿入する。例えば、ホルダの移動ガイド装置及びプレスフレームのフレームガイド装置をこのために使用することができ、工具ユニットを、プレスフレームのホルダ内で工具軸に対して横方向に移動することができる。続いて、工具ユニットをプレスフレームに対して位置決め及び／又は向きを揃える。このために、少なくとも１つの位置決め部が、工具ユニットの対応付けられた少なくとも１つの位置決め凹部内に位置決め装置によって移動され、これにより、少なくとも１つの位置決め部は少なくとも１つの位置決め凹部内で工具ユニットと接触し、プレスフレームに対する工具ユニットの位置及び／又は向きが定められる。続いて、工具ユニットをクランプ装置によってプレスフレームにクランプする。クランプ後、少なくとも１つの位置決め部をそれぞれ対応付けられた位置決め凹部から再び退避させ、少なくとも１つの位置決め部と工具ユニットとの間に接触が生じないようにすることができる。

さらに、第１の工具とプレス機のラムとの間の移動結合がプレス機の結合装置によって確立されていると、特に第２の工具が結合力によりラムに対してバックストローク方向に付勢される点で好都合である。

本発明の有利な実施形態は、従属請求項、説明及び図面から得られる。以下、本発明の好適な実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

位置決め及び／又は向きを揃える際にプレス機のホルダ内に配置される工具ユニットの概略ブロック図である。

円形ブランク材を工具ユニットに供給する際の、作動可能な状態に位置合わせした後の図１のブロック図である。

供給された円形ブランク材をエンボス加工する際の、図１及び図２の実施形態を示す図である。

エンボス加工後の円形ブランク材を取り出す際の、図１から図３の実施形態を示す図である。

エンボス加工前に円形ブランク材が不適切に位置決めされた、図１から図４の実施形態を示す図である。

工具ユニットをプレス機のホルダに挿入する前の、工具ユニットとプレス機の実施形態の斜視図である。

図６の工具ユニット及びプレス機の実施形態を示す別の斜視図である。

工具ユニットがプレス機のホルダに挿入された後の、図６及び図７の工具ユニット及びプレス機の実施形態を示す図である。

図６から図８の工具ユニットの実施形態の斜視図である。

工具ユニットがプレス機のホルダ内に配置された、図６から図９の工具ユニット及びプレス機の断面図である。 工具ユニットがプレス機のホルダ内に配置された、図６から図９の工具ユニット及びプレス機の断面図である。 工具ユニットがプレス機のホルダ内に配置された、図６から図９の工具ユニット及びプレス機の断面図である。 工具ユニットがプレス機のホルダ内に配置された、図６から図９の工具ユニット及びプレス機の断面図である。

図６から図１３の工具ユニットの一実施形態の斜視断面図である。 図６から図１３の工具ユニットの一実施形態の斜視断面図である。

図６及び図７には、工具ユニット２０及びプレス機２１の実施形態の斜視図がそれぞれ示されており、プレス機２１は部分的にのみ示されている。プレス機２１はエンボスプレス機、特に鍛造プレス機として構成され、１枚又は複数枚の円形ブランク材を硬貨やメダル等に形成する。

プレス機２１は、工具ユニット２０を保持するように構成されたホルダ２３を備えたプレスフレーム２２を有する。本実施形態ではフレームガイド装置２４がホルダ２３に設けられており、フレームガイド装置２４は工具ユニット２０に設けられた移動ガイド装置２５と協働し、これにより、工具ユニット２０をプレスフレーム２２のホルダ２３内でストローク方向Ｈとバックストローク方向Ｒとに直交するように移動させることができる。図８は、ホルダ２３に完全に挿入された工具ユニット２０を示している。

好適な実施形態では、フレームガイド装置２４は、距離を隔てて向かい合って配置され、それぞれガイドレールを形成する２つのガイド突起２６を含む。ガイド突起２６、即ちガイドレールは、ストローク方向Ｈ及びバックストローク方向Ｒに直交する挿入方向に延びている。ストローク方向Ｈ及びバックストローク方向Ｒは向きが反対であり、円形ブランク材を形成するためにプレス機２１のラム２７、及び／又はラム２７と結合される工具ユニット２０の工具を移動させることのできる方向を定めている。ラム２７の移動は、プレス機２１のラム駆動装置２８によって開始される。

工具ユニット２０は工具キャリア３１を有し、ここに移動ガイド装置２５が構成され、又は設けられている。本実施形態において、移動ガイド装置２５は、距離を隔てて向かい合って配置された２つの溝側面３３、３４によって制限される溝状の移動凹部３２をそれぞれ備えている。本実施形態において、ストローク方向Ｈ及びバックストローク方向Ｒはほぼ鉛直方向とされており、工具ユニット２０がホルダ２３に挿入可能な位置に配置されている場合、一方の溝側面は上溝側面３３を形成し、鉛直方向下方に配置された溝側面は下溝側面３４となる。工具ユニット２０をプレス機２１のホルダ２３に挿入する際、それぞれのガイド突起２６が移動凹部３２内にそれぞれ突出する。これにより、本実施形態ではそれぞれ対応付けられたガイド突起２６の上部に上溝側面３３が配置される。

図１から図５には、工具ユニット２０の重要な部分及びプレス機２１の要素がそれぞれある種のブロック図で示されている。図１４及び図１５はそれぞれ、図６から図１３の工具ユニット２０の特定の実施形態の斜視断面図を示している。

図１から図５のブロック図において、工具ユニット２０はプレス機２１のホルダ２３内に配置されている。工具ユニット２０がホルダ２３に完全に挿入されたことは、例えばセンサ装置３８によって検出される。センサ装置３８は、例えば図３に示されており、分かりやすくするために図１、図２及び図４では省略されている。本実施形態において、センサ装置３８は、例えばレーザー等の光送信器３９と受光器４０とを含む。工具ユニット２０の工具キャリア３１には貫通孔４１が設けられており、工具ユニット２０がホルダ２３内に完全かつ適切に配置されると、この貫通孔４１は光送信器３９と受光器４０との間の光路を通過させる。工具ユニット２０がホルダ２３内の適切な位置にない場合、工具キャリア３１又はその少なくとも一部は光送信器３９と受光器４０との間の光路を遮るため、受光器４０における信号によってホルダ２３内の工具ユニット２０の配置が適切であるか不適切であるかを認識することができる。

光送信器３９及び受光器４０の代わりに、電気的及び／又は磁気的な操作が可能な近接スイッチや接点スイッチ等の異なるセンサ技術を用いることもできる。

工具ユニット２０は、共通の工具軸Ａに沿って位置合わせされた第１の工具４５と第２の工具４６とを含む。この例によると、工具ユニット２０がホルダ２３内に配置されている場合、第１の工具４５は第２の工具４６の鉛直方向上方に配置されている。また、工具ユニット２０は工具ガイド装置４７も備えており、これにより、第２の工具４６は第１の工具４５に向かうストローク方向Ｈと、これとは反対の、第１の工具４５から離れるバックストローク方向Ｒとに移動することができる。技術上必要なクリアランスを除いて、工具軸Ａに対する第２の工具４６の傾動、及び／又は工具軸Ａに対して半径方向あるいは直交する方向への第２の工具４６の横方向の動きが工具キャリア３１によって支持されるように工具ガイド装置４７を構成することが好ましい。このように、工具ガイド装置４７は、工具軸Ａに沿った第２の工具４６の移動のためのリニアガイドとして構成されている。

図に示す好適な実施形態では、工具ガイド装置４７は、工具軸Ａから所定の距離をおいてストローク方向Ｈ又はバックストローク方向Ｒに互いに平行に延びる２つのガイドコラム４８を備えている。各ガイドコラム４８は、対応付けられたガイドブッシュ４９内でストローク方向Ｈ及びバックストローク方向Ｒに移動可能にガイドされる。ガイドブッシュ４９は、工具キャリア３１又は工具キャリア３１内に配置されている。このために、例えばキャビティ又は貫通孔を工具キャリア３１に設け、その中に１つのガイドブッシュ４９をそれぞれ配置することができる。ガイドブッシュ４９は、摩擦ガイドブッシュとして、又はガイドコラム４８のためのローラガイドブッシュとしても構成可能である。

図１から図５、そして特に図１５の工具ユニット２０の実施形態から概略的に明らかなように、２つのガイドコラム４８は第２の工具４６に対して移動不能に配置されている。このために、本実施形態では、２つのガイドコラム４８が取り付けられた横方向支持体５０、例えば板状の横方向支持体５０が設けられている。さらに、第２の工具４６が横方向支持体５０に取り付けられている。横方向支持体５０を一体成形体とすることができる。

工具ユニット２０の２つの工具４５、４６は複数の要素で構成される工具であることが好ましく、これは図１５から特に明らかである。第１の工具４５は第１の押圧片５１を有し、これに第１のエンボス加工スタンプ５２が取り付けられている。第２の工具４６は第２の押圧片５３を有し、これに第２のエンボス用スタンプ５４が対応して取り付けられている。しかしながら、その変形例では、第１の工具４５及び第２の工具４６をそれぞれ一体に構成することも可能である。

さらに、この例において板状に構成された工具キャリア３１には搬送部５７が取り付け
られている。搬送部５７は、第１の工具４５に対向する側に、一平面で工具軸Ａに対してほぼ直交に延びた摺動面５８を有する。摺動面５８は、成形又はエンボス加工される円形ブランク材５９を摺動搬送できるように構成されている。このために、それぞれの搬送装置を設けて円形ブランク材５９を工具ユニット２０内に搬送し、それぞれの円形ブランク材５９の成形又はエンボス加工後に工具ユニット２０の外に搬送することができる。例えば、回転軸を中心に段階的に回転可能であり、回転軸に対して距離を隔てて１つの円形ブランク材５９をそれぞれ保持する複数の搬送ポケットを備えた回転ディスクを搬送装置として用いることができる。回転ディスクの各回転位置において、１つの搬送ポケットが工具ユニット２０の工具軸Ａに位置合わせされる。搬送ポケットのうちの１つに入っている円形ブランク材５９が、回転ディスクの回転の際に摺動面５８を摺動して２つの工具４５、４６の間の位置に入り、第１の工具４５に対する第２の工具４６のストロークによって成形又はエンボス加工されることが可能になる。

続いて、エンボス加工された円形ブランク材５９を、例えばエジェクタ装置６２によって押し出し、搬送ポケットに戻すことができる。エジェクタ装置６２は、例えば、工具ユニット２０がホルダ２３内に配置されている場合に、ストローク方向Ｈ及びバックストローク方向Ｒに移動可能であり、第１の工具４５が支持されるエジェクタ６３を含むことができる（図１０）。エジェクタ装置６２、特にエジェクタ６３によって、第１の工具４５は、成形位置Ｉ（図１から図３及び図５）とエジェクタ位置ＩＩ(図４）との間を移動可
能である。

エンボス加工された円形ブランク材５９が重さの力により自然に落下して搬送ポケットへ容易に戻らない場合には、エジェクタ装置６２が必要となる。本実施形態では、第１の工具４５が成形位置Ｉにある場合には、リング６４が第１の工具４５に隣接して設けられ、このリング６４は工具キャリア３１に設けられ、ばね弾性によって工具キャリア３１に支持されている。円形ブランク材の成形又はエンボス加工の際、円形ブランク材５９はリング６４の内側に位置する（図３）。リング６４は、成形又はエンボス加工に際して円形ブランク材５９の半径方向の膨張を制限する。成形又はエンボス加工の後、円形ブランク材５９を圧力によってリング６４内に保持又はクランプすることができる。リング６４と第１の工具４５との間の相対的な動きにより、エンボス加工された円形ブランク材５９をリング６４から押し出して搬送ポケットに戻すことができる。

本実施形態では、第１の工具４５はこのために成形位置Ｉからエジェクタ位置ＩＩに移動され、これにより、図４に模式的に示すように、第１の工具４５はリング６４内に少なくとも部分的に突出し、成形又はエンボス加工された円形ブランク材５９を押し出す。このために、第１の工具４５が支持されたエジェクタ６３がバックストローク方向Ｒに移動される。次いで、エンボス加工された円形ブランク材５９は、搬送装置によって、またこの例では回転ディスクによって工具ユニット２０から押し出され、回転ディスクの隣接する搬送ポケットに位置したエンボス加工される新しい円形ブランク材５９が供給可能となる。

プレス機２１のラム２７と第２の工具４６との移動結合のために、プレス機２１は結合装置６８を備えている。結合装置６８は、プレス機２１のラム２７に向かって第２の工具４６をバックストローク方向Ｒに付勢する結合力を第２の工具４６に加えるように構成されている。本実施形態では、結合状態において、結合装置６８は第２の工具４６に対してバックストローク方向Ｒに引張力を加える（図２から図５）。第２の工具４６の休止位置（図２）において、第２の工具４６の工具結合面６９はプレス機２１の停止面７０又はプレスフレーム２２に当接している。この実施形態では、停止面７０は、ラム２７と同軸に配置されたリング面として構成されている。工具結合面６９は、ラム２７のラム面７１に対向している。図２に示す休止位置では、ラム面７１を工具結合面６９に対して距離を置
いて配置することができる。

この例によると、工具結合面６９は工具軸Ａに対して直交方向に広がっている。例として示されているように、ラム面７１は、ストローク方向Ｈ又はバックストローク方向Ｒに対して直交方向に広がっている。ラム面７１は少なくとも、ラム２７の１つ以上の位置において、工具結合面６９に対する理想の平行な向きから逸脱する場合があり、又は、ストローク方向Ｈあるいはバックストローク方向Ｒの動きの際、同様にストローク方向Ｈあるいはバックストローク方向Ｒに対して直交する方向に移動する場合がある。結合装置６８は、ラム２７と第２の工具４６との間にこれらの自由度での移動結合を確立しないため、このような望ましくないラムの向き、即ちラムの横方向の動きが第２の工具４６に伝達されることが結合装置６８によって回避される。ストローク方向Ｈ又はバックストローク方向Ｒの移動結合のみが結合装置６８によって確立されることが好ましい。

この例によると、結合装置６８は、適切なてこ装置又は別の結合部によってアクチュエータユニット７３に結合された結合部７２を有する。結合部７２は、付勢装置７４、例えばばね装置によって付勢されており、よってプレスフレーム２２に対してバックストローク方向Ｒに付勢されている。アクチュエータユニット７３は、付勢装置７４のストローク方向Ｈの力に抗して結合部７２を位置決め又は移動させるように構成されている。これにより、アクチュエータユニット７３は止め具として機能し、付勢装置７４の付勢力による結合部７２のバックストローク方向Ｒの移動を抑えることができる（図１）。付勢装置７４によって結合部７２をバックストローク方向Ｒに自由に移動できる状態又は位置にアクチュエータユニット７３が移動されると、結合部７２を、第２の工具４６に結合された対向結合部７５と当接させることができる。この例によると、対向結合部７５は第２の工具４６に対して移動不能に配置されており、これを横方向支持体５０に設けることができ、又は横方向支持体５０の一部によって形成することができる。

一実施形態において図１０及び図１２から特に明らかなように、特にボールシェル表面部分に相当する結合面７６が結合部７２に設けられている。結合面７６に対して相補的であり、この例ではボールシェル表面部分にも相当する対向結合面７７が、対向結合部７５に設けられている。本実施形態では、結合面７６は凸状であり、対向結合面７７は凹状である。また、図示する実施形態の代わりとして、その逆の構成も可能である。これらの表面は、ラム２７と第２の工具４６との間の結合が確立されている場合には摺動可能に当接している（図２から図５）。また、結合面７６及び対向結合面７７は、図１０及び図１２に示された凹状又は凸状のボールシェル表面部分を有する形以外の他の外形を有することもできる。

結合面７６及び対向結合面７７は互いに対して摺動可能に当接しているため、結合装置６８はプレス機２１のラム２７の工具軸Ａに対する傾動及び／又は工具軸Ａに直交する横方向の動きを可能にし、このような動きを第２の工具４６に伝達しないか、又は無視できる程度にしか伝達しないことが達成される。

結合装置６８は、工具ユニット２０の１つの対向結合部７５とそれぞれ協働する複数の結合部７２を含むことができる。共通の、又はそれぞれ１つの付勢装置７４によって結合部７２に付勢力を加えることができ、共通の、又はそれぞれ１つのアクチュエータユニット７３を含むことができる。図６から図１５の実施形態では、プレス機２１は、それぞれ付勢装置７４及びアクチュエータユニット７３を有する２つの結合部７２を備えている。

ラム２７がストローク方向Ｈに移動してラム面７１が工具結合面６９に当接する（図３）と、プレス機２１の結合装置６８によって第２の工具４６がストローク方向Ｈに移動することができる。そうすることで、円形ブランク材５９が摺動面５８から持ち上げられて
リング６４内に移動され、工具４５、４６の間のリング６４の内側で円形ブランク材５９を成形又はエンボス加工することができる。

工具結合面６９は、第２の工具４６の休止位置で停止面７０に当接する。第２の工具４６は、ラム２７のストローク運動の一部のみを行うことができる。プレス機２１のラム２７のストローク方向Ｈのストロークを、第２の工具４６によって行われるストローク方向Ｈの運動よりも長くすることができる。

また、プレス機２１は、少なくとも１つ、この例では２つの位置決め部８３を備えた位置決め装置８２を有する。位置決め部８３は、それぞれ位置決め駆動装置８４によってストローク方向Ｈ及びバックストローク方向Ｒに移動可能である。位置決め駆動装置８４は、シリンダによって実現することができる。

位置決め部８３は、その自由端に向かってバックストローク方向Ｒに先細りになっており、この例では円錐状に形成されている。各位置決め部８３は、工具ユニット２０、この例では工具キャリア３１に設けられた位置決め凹部８５に対応付けられている。位置決め凹部８５は、本実施形態ではストローク方向Ｈに開口している。これらはバックストローク方向Ｒに内側に向かって細くなっており、それぞれ対応付けられた位置決め部８３に類似して特に円錐状に形成されている。

位置決め駆動装置８４により、位置決め部８３はアラインメント位置ＩＩＩ(図１）に
移動することができ、この位置では、位置決め部８３がそれぞれ対応付けられた位置決め凹部８５内に突出し、位置決め凹部８５の内側で工具キャリア３１に当接する。位置決め部８３及び位置決め用の凹部８５は先細り、特にバックストローク方向Ｒに円錐状の先細りに形成されているため、工具ユニット２０はプレスフレーム２２に対して向きが揃えられている。フレームガイド装置２４と移動ガイド装置２５にはそれぞれクリアランスが設けられている。したがって、プレスフレーム２２のホルダ２３は、工具ユニット２０とプレスフレーム２２との間の相対移動が可能となるように形成されている。

さらに、プレス機２１はクランプ装置９０を有する。クランプ装置９０は、工具キャリア３１とプレスフレーム２２との間、この例では移動ガイド装置２５とフレームガイド装置２４との間にクランプ力をもたらすように構成されている。そうすることにより、工具ユニット２０はプレスフレーム２２のホルダ２３にクランプ固定される。本実施形態では、クランプ装置９０は多数、この例では４つのクランプ体９１をこのために有し、これらはそれぞれ対応付けられたクランプ駆動装置９２によってクランプ位置ＩＶ(図２から図
５）に移動可能である。本実施形態では、クランプ体９１は、それぞれ対応付けられたクランプ駆動装置９２によってバックストローク方向Ｒ又はストローク方向Ｈに移動される。クランプ駆動装置９２は、例えばシリンダ、特に油圧シリンダによって実現することができる。クランプ位置ＩＶにおいて、クランプ体９１は、クランプ駆動装置９２によって工具キャリア３１に対してバックストローク方向Ｒに押圧される。本実施態様では、これにより、上溝側面３３が、それぞれ隣接するガイド突起２６に対してクランプ力で押圧される。工具ユニット２０のホルダ２３への圧力よる取付が達成される。クランプ体９１は工具キャリア３１に対して圧力よってのみ当接し、噛み合いによる接続を確立しない。そうすることにより、位置決め装置８２によって調整される工具ユニット２０とプレスフレーム２２との間の相対的な位置及び相対的な向きはクランプ装置９０によって影響されないことが保証される。

図１１はクランプ装置９０の一実施形態を示しており、このクランプ装置９０において、クランプ駆動装置９２はそれぞれ、１つのばね積層体、特にシリンダ９５のピストン９４に支持された１つの皿ばね積層体を備えている。対応付けられたクランプ体９１はそれ
ぞれのクランプ駆動装置９２のピストン９４に配置され、シリンダ９５から突出している。皿ばね積層体９３は、クランプ力を生じるために、クランプ位置ＩＶの工具キャリア３１に抗するように、ピストン９４をクランプ体９１と共にバックストローク方向Ｒに付勢している。シリンダ９５内のチャンバは流体圧力、例えば油圧を受けることができ、これにより、ピストン９４をクランプ体９１と共にストローク方向Ｈに移動させ、皿ばね積層体９３の力に抗するクランプ位置ＩＶから出て、ホルダ２３内の工具ユニット２０のクランプを無効にすることができる。ばね積層体、特に皿ばね積層体９３によるクランプ力の生成により、外部から利用可能なエネルギー、特に流体圧力から独立したクランプ効果が保証される。

プレス機２１における工具ユニット２０の配置は、この例では以下のように実行される。

工具ユニット２０をホルダ２３に挿入する前に、位置決め装置８２、クランプ装置９０及び結合装置６８は、工具ユニット２０のホルダ２３への挿入又は摺動が可能な位置に移動される。続いて、例えば移動ガイド装置２５及びフレームガイド装置２４を用いることによって工具ユニット２０がホルダ２３内に移動され、工具ユニット２０がホルダ２３内に完全かつ正しく配置される。これはセンサ装置３８（図３）によって検出される。工具ユニット２０がホルダ２３に正しく挿入されるとすぐに、工具ユニット２０及びプレス機２１の位置決め、向きを揃え、取付及び結合が行われる。これは、センサ装置３８によって認識される、工具ユニット２０のホルダ２３内への正しい配置の後に完全に自動的に行われるか、又はそれぞれの命令の開始後に操作者によって行われることが可能である。

まず、位置決め装置８２が起動され、位置決め部８３がそれぞれのアラインメント位置ＩＩＩに移動される。そうすることにより、位置決め部８３はそれぞれ対応付けられた位置決め凹部８５に突出し、工具ユニット２０をプレスフレーム２２に対して位置合わせする。この状態は図１に概略的に示されている。

次に、クランプ装置９０及び結合装置６８が同時に、又は続いて起動される。まずクランプ装置９０のクランプ体９１がそれぞれのクランプ位置ＩＶに移動され、これによりプレスフレーム２２のホルダ２３への工具ユニット２０のクランプによる取付が行われることが好ましい。この取付の後、位置決め装置８２の位置決め部８３は、位置決め部８３と工具ユニット２０又は工具キャリア３１との接触を生じないようにアラインメント位置ＩＩＩから移動される（図２）。さらに、結合装置６８又はアクチュエータユニット７３は、付勢装置７４の付勢力によって第２の工具４６が停止面７０に抗する休止位置に付勢されるように作動される（図２）。これでプレス機２１の作動が可能になる。

ここで、エンボス加工のために円形ブランク材５９を２つの工具４５、４６の間に供給することができる。ラム２７がラム駆動装置２８によってストローク方向Ｈに移動され、ラム面７１が工具結合面６９に当接する。ラム２７のストローク方向Ｈへのストロークが続くと、第２の工具４６がラム２７と共にストローク方向Ｈに移動される。これにより、供給された円形ブランク材５９が、第２の工具４６によって、成形位置Ｉにある第１の工具４５に向かって工具軸Ａに沿って移動され、２つの工具４５、４６間で成形される（図３）。第１の工具４５はエジェクタ装置６２において成形位置Ｉに支持され、ストローク方向Ｈに移動しない。成形の間、円形ブランク材５９は、円形ブランク材５９の半径方向の膨張を制限するリング６４の内側に位置する。

成形後、円形ブランク材５９はリング６４の内径に対応する外径を有する。ラム２７のバックストローク方向Ｒのバックストローク運動によって第２の工具４６が第１の工具４５から離れるように移動すると、工具結合面６９が停止面７０に当接する休止位置（図４
）に第２の工具４６が入るまで、成形又はエンボス加工された円形ブランク材５９は圧力によってリング６４内に保持される。成形又はエンボス加工された円形ブランク材５９をリング６４から押し出すために、エジェクタ装置６２は、少なくとも一時的に同時に、又は第２の工具４６のバックストローク運動後に、第１の工具４５をバックストローク方向Ｒに移動させてリング６４内に入れ、成形又はエンボス加工された円形ブランク材５９を押圧してリング６４から押し出す（図４）。これにより、第１の工具４５はエジェクタ位置ＩＩにある。続いて、第１の工具４５は再び成形位置Ｉに戻され、一方で成形又はエンボス加工された円形ブランク材５９は工具ユニット２０から押し出され、成形又はエンボス加工される新しい円形ブランク材が供給される。この成形又はエンボス加工プロセスは周期的に繰り返される。

本実施形態において、センサ装置３８は成形又はエンボス加工を監視するという付加的な機能を有しており、これは図５に概略的に示される。リング６４の内部と工具軸Ａに沿って位置合わせされた状態で配置されていない円形ブランク材５９が第２の工具４６によって持ち上げられると、円形ブランク材５９はリング６４の内部に到達しない。むしろ、リング６４は、円形ブランク材５９との接触により、そのばね支持体に対してずれて光路に入ってしまい、光送信器３９と受光器４０との間の光路を遮ってしまう。これにより、円形ブランク材５９の成形又はエンボス加工の際のエラーを認識することができる。

本発明は、工具ユニット２０及びプレス機２１、特にエンボスプレス機に関するものである。プレス機２１の短いダウンタイムで迅速な工具交換を行うために、プレス機２１のホルダ２３内への工具ユニット２０の配置、又はホルダ２３からの取り外しを簡単かつ迅速に行うことができる。このために、工具ユニット２０は、工具軸Ａに沿って工具キャリア３１に配置された第１の工具４５及び第２の工具４６を含む。第２の工具４６は、プレス機２１のガイド装置とは独立して、工具ガイド装置４７によりガイドされて工具キャリア３１及び第１の工具４５に対して移動可能に支持される。したがって、プレス機２１の作動中に工具ユニット２０を準備し、セットアップすることができる。準備された工具ユニット２０は、必要に応じて目下使用中の工具ユニット２０と交換される。

２０ 工具ユニット
２１ プレス機
２２ プレスフレーム
２３ ホルダ
２４ フレームガイド装置
２５ 移動ガイド装置
２６ ガイド突起
２７ ラム
２８ ラム駆動装置
３１ 工具キャリア
３２ 移動凹部
３３ 上溝側面
３４ 下溝側面
３８ センサ装置
３９ 光送信器
４０ 受光器
４１ 貫通孔
４５ 第１の工具
４６ 第２の工具
４７ 工具ガイド装置
４８ ガイドコラム
４９ ガイドブッシュ
５０ 横方向支持体
５１ 第１の押圧片
５２ 第１のエンボス加工スタンプ
５３ 第２の押圧片
５４ 第２のエンボス加工スタンプ
５７ 搬送部
５８ 摺動面
５９ 円形ブランク材
６２ エジェクタ装置
６３ エジェクタ
６４ リング
６８ 結合装置
６９ 工具結合面
７０ 停止面
７１ ラム面
７２ 結合部
７３ アクチュエータユニット
７４ 付勢装置
７５ 対向結合部
７６ 結合面
７７ 対向結合面
８２ 位置決め装置
８３ 位置決め部
８４ 位置決め駆動装置
８５ 位置決め凹部
９０ クランプ装置
９１ クランプ体
９２ クランプ駆動装置
９３ 皿ばね積層体
９４ ピストン
９５ シリンダ
Ｉ 成形位置
ＩＩ エジェクタ位置
ＩＩＩ アライメント位置
ＩＶ クランプ位置
Ａ 工具軸
Ｈ ストローク方向
Ｒ バックストローク方向

Claims (7)

1. 円形ブランク材（５９）を成形するプレス機（２１）であって、
   第１の工具（４５）と、前記第１の工具（４５）に向かうストローク方向（Ｈ）及び前記第１の工具（４５）から離れるバックストローク方向（Ｒ）に移動可能に支持される第２の工具（４６）とを備えた交換可能な工具ユニット（２０）を内部に保持するホルダ（２３）を有し、
   前記プレス機（２１）に対して前記工具ユニット（２０）の位置決め及び／又は位置合わせを行うために、前記工具ユニット（２０）に対応付けられた１つの位置決め凹部（８５）とそれぞれ協働する少なくとも１つの位置決め部（８３）を備えた位置決め装置（８２）を有し、
   前記ホルダ（２３）内に配置された前記工具ユニット（２０）をクランプするように構成されたクランプ装置（９０）を有するプレス機（２１）。
2. 前記第２の工具（４６）を前記プレス機（２１）のラム（２７）と結合することで、少なくとも前記ラム（２７）の移動領域において前記ラム（２７）の動きが前記第２の工具（４６）に伝達されるように構成された結合装置（６８）が設けられている、
   請求項１に記載のプレス機（２１）。
3. 前記結合装置（６８）は、前記ラム（２７）に向かう結合力によって前記第２の工具（４６）を前記バックストローク方向（Ｒ）に付勢するように構成されていることを特徴とする、請求項２に記載のプレス機。
4. 停止面（７０）が設けられており、前記第２の工具（４６）が休止位置にある場合に、前記第２の工具（４６）は前記クランプ装置（９０）のクランプ力によって前記停止面（７０）に付勢されている、
   請求項３に記載のプレス機。
5. 前記結合装置（６８）は、工具軸（Ａ）を横切る前記ラム（２７）の横方向の動き、及び／又は前記工具軸（Ａ）に対する前記ラム（２７）の傾動を可能にするように構成されている、
   請求項２～請求項４の何れか１項に記載のプレス機。
6. プレス機（２１）のプレスフレーム（２２）のホルダ（２３）内に工具ユニット（２０）を作動可能に配置する方法であって、
   前記工具ユニット（２０）を前記プレス機（２１）の前記ホルダ（２３）に挿入する工程と、
   位置決め装置（８２）によって前記工具ユニット（２０）を前記プレスフレーム（２２）に対して位置決め及び／又は位置合わせする工程であって、前記位置決め装置（８２）の少なくとも１つの位置決め部（８３）が前記工具ユニット（２０）に対応付けられた位置決め凹部（８５）内に突出する前記工程と、
   前記工具ユニット（２０）をクランプ装置（９０）によって前記プレスフレーム（２２）にクランプする工程と、
   前記少なくとも１つの位置決め部（８３）を前記工具ユニット（２０）の前記位置決め凹部（８５）から退避させる工程と、
   を含む方法。
7. 前記工具ユニット（２０）は第１の工具（４５）と第２の工具（４６）とを含み、前記第２の工具（４６）は、前記工具ユニット（２０）を前記プレスフレーム（２２）に対して位置決め及び／又は位置合わせした後に、結合装置（６８）によって前記プレス機（２１）のラム（２７）と移動可能に結合される、
   請求項６に記載の方法。