JP2507521B2 - パンチプレス機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ヘッド部，工具収容部，及び工具交換装
置が一体化されたパンチプレス機に関するものである。

〔従来の技術〕

一般にパンチプレス機は、銅板等への孔開け加工，成
形加工等を行う板金加工用の工作機械であり、孔開け加
工等のためのパンチツール（以下、単にパンチと記す）
及びその受け台としてのダイツール（以下、単にダイと
記す）を有している。

このようなパンチプレス機において、工作の能率向上
のために従来よりタレット型パンチプレス機が用いられ
ている。このタレット型パンチプレス機は、複数種類の
パンチ及びダイを例えば円板状のタレットに配置してお
き、これらを予め設定された作業工程に従って順に作業
位置に移動させ、これを適当な手段により駆動装置に連
結して加工を行うものである。このようなタレット型パ
ンチプレス機によれば、各種の加工を１台の工作機械で
もって短時間に行うことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、最近はFMS（フレキシブル生産システ
ム）、即ち多品種少量の製品を効率良く自動的に生産す
ることが要求されてきており、その多様さには従来のタ
レット型パンチプレス機では対応できなくなってきてい
る。即ち、前述のように従来のタレット型パンチプレス
機では、タレット上に予め用意した複数対のパンチ及び
ダイが装着されているが、このタレット上に配置可能な
工具の数には限界があり、あまり多くの工具を装着する
ことができないという問題があった。

そこで、実願昭61−15069号（実開昭62−127321号）
のマイクロフィルムに記載された工作機械では、上部フ
レームに金型貯蔵マガジン（工具収容部）を回転自在に
装着し、この工具収容部とヘッド部との間に工具交換装
置を配置している。

しかし、前記工作機械では、円盤状の回転テーブルに
放射状に複数の工具が装着されており、従来のタレット
の構成と何ら変わりはない。したがって、一度に装着で
きる工具の個数は通常のタレットパンチプレス機とほぼ
同様であり、FMSに十分対応することができない。

この発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、１台
の機械で多品種の製品を効率良く自動的に生産すること
ができるパンチプレス機を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るパンチプレス機は、下部フレームと、下
部フレームの上方に配置された上部フレームと、下部フ
レーム及び上部フレームをこれらの後方で支持するスロ
ート部とを備えており、ヘッド部と工具収容部と工具交
換装置とを有している。

前記ヘッド部は、パンチ工具及びダイ工具が着脱自在
に装着される。前記工具収容部は、スロート部において
循環可能な循環部材と、循環部材に所定の間隔で配置さ
れパンチ工具及びダイ工具を保持する複数の保持機構と
を有している。工具交換装置は、ヘッド部と工具収容部
との間に配置され、両者の間でパンチ工具及びダイ工具
の受渡しを行うための装置である。

〔作用〕

本発明に係るパンチプレス機では、スロート部に工具
収容部が配置されている。工具収容部は、スロート部に
おいて循環可能なチェーン等の循環部材を有しており、
この循環部材には複数の保持機構が所定の間隔で配置さ
れている。保持機構にはパンチ工具及びダイ工具が保持
されており、これらの工具はスロート部において循環
し、工具交換装置によってヘッド部との間で交換され
る。

ここでは、従来のタレットに比較してより多数の工具
を収容できる。また、従来装置においてデッドスペース
であったスロート部に工具収容部が配置されるので、省
スペース化が図れる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。第１
図は本発明の一実施例によるパンチプレス機の全体構成
を示す斜視図である。この図に示すパンチプレス機は、
ヘッド部を２個有するツインヘッド構造となっており、
主に下部フレーム1,上部フレーム2,及びこれらを後方で
支持するスロート部３から構成されている。前記下部フ
レーム１には、ワークを保持するワークホルダ11がスラ
イド自在に装着されたキャリッジ12,左右の移動テーブ
ル13a,13b,及び固定テーブル14等が設けられ、前記キャ
リッジ12及び左右の移動テーブル13a,13bは、下部フレ
ーム１のベース15上に設けられたボールねじ16等によ
り、レール17に沿って前後方向に移動可能となってい
る。また前記上部フレーム２には、パンチ駆動のための
モータ21,該モータ21によりベルト等の伝達部材22を介
して回転されるフライホイール23,及びこのフライホイ
ール23に連結されたクランク機構24が設けられている。

前記上部フレーム２の前方先端部には、選択機構を介
して前記クランク機構24により択一的に往復動されるパ
ンチヘッドが２個装着されており、この各パンチヘッド
と対向して下部フレーム１に装着されたダイとともに２
組のヘッド部30a,30bが構成されている。

前記下部フレーム１及び上部フレーム２には、工具交
換装置（第１図ではこの工具交換装置に装着されるパン
チ及びダイのみを示している）が設けられ、またその後
方、即ちスロート３部分には、前記工具交換装置を介し
てヘッド部に供給すべきパンチ及びダイを収容する工具
収容部（工具マガジン）が設けられている。

第２図及び第３図はヘッド部30a,30b,工具交換装置4
0,及び工具マガジン70の関係を示したもので、第２図は
その模式的平面図、第３図は断面側面図である。第２図
で示すように、ヘッド部30a及び30bは並列して配設され
ており、工具交換装置40ではパンチ又はダイが円形状に
配列され、また工具マガジン70ではスロートを囲むよう
にパンチ及びダイが配列されている。

第３図に示すように、前記工具交換装置40は、上部フ
レーム２側に設けられたパンチ交換部50と、下部フレー
ム１側に設けられたダイ交換部60とを有し、これらの各
交換部50及び60を回転駆動するために、モータ41,伝達
部材42,回転軸43,伝達部材44,及びプーリ45が設けられ
ている。なお、詳細の構成は省略するが、ダイ６が装着
されるダイヘッドは、昇降自在に構成され、非加工時に
は加工時の高さから所定距離下降するようになってい
る。

また、工具マガジン70は前記工具交換装置40同様に、
上部フレーム２側に設けられたパンチ収容部70aと、下
部フレーム１側に設けられたダイ収容部70bとからな
り、各収容部70a,70bは、スプロケット及びチェーン等
からなる循環部材としての伝動装置71と、この伝動装置
71に所定の間隔で配列された保持機構72a,72bとを有し
ている。そして、前記保持機構72a,72bにパンチ５又は
ダイ６が保持されている。

次に前記工具交換装置40の各交換部50及び60について
詳細に説明する。第４図はヘッド部30a,30b（ダイヘッ
ド）とダイ交換部60の受け渡し部の詳細を示す。ダイ交
換部60は前記第３図に示すプーリ45により水平方向に旋
回可能なように構成されており、ダイ６を保持するとと
もに、この保持したダイ６をヘッド側又は工具マガジン
側、即ち半径方向に進退自在とするためのダイ交換用の
アーム機構60a,60b,……（図では２つのアーム機構60a,
60bのみを示す）が所定の間隔で複数個（第２図の例で
は８個）設けられている。

今、小径のダイ6aを保持するアーム機構60aを説明す
る。なお、小径のダイ6aはダイ載置台81に装着され、こ
のダイ載置台81とともにダイアダプタ82に装着されてい
る。これは、小径のダイ6aを他の大径のダイと同様のア
ーム機構で保持可能とするためである。このダイアダプ
タ82は工具交換装置40とヘッド部においてのみ使用さ
れ、工具マガジン70では使用されず、ダイアダプタ82か
ら分離されたダイのみが収容される。アーム機構60a
は、図示しない回転円板に固定された２つのガイド61
と、この２つのガイド61間に軸受を介して半径方向に進
退自在に取り付けられたアーム62とを有しており、前記
固定されたガイド61の先端には、ダイアダプタ82を把持
するための爪63が装着され、また前記アーム62の先端に
は、ダイ載置台81を把持するための爪64が装着されてい
る。また、前記アーム62の一部にはストッパ65aが係合
しており、これによりダイ交換部60が回転する際にアー
ム62が飛び出すのを防止している。

第５図は第４図の断面側面図を示す。前記第４図に示
す各アーム機構60a,60bは回転するが、この各アーム機
構を進退させるための進退駆動機構は、前記アーム機構
の下方に、ヘッド部30a,30bと対応して固定して設けら
れている。この進退駆動機構は、第５図に示すように、
シリンダ66a及びその先端部材66bから構成されている。
また、前記アーム62の後部下面には係合部材67が植設さ
れており、この先端が前記シリンダ66aのロッド先端部
材66bの溝に係合している。また、前記ダイアダプタ82
を把持する爪63には、把持解除機構69が連結されてお
り、図示しないシリンダのロッド端に固定された凹字状
係合部材68が第５図左右方向へ往復動することによって
把持又は解除の制御が行われるようになっている。

前述のように、アーム機構の進退駆動機構等はフレー
ム本体に固定されており、これらの固定されたシリンダ
の配置を第６図に示す。ヘッド30a,30b側には、アーム
機構の進退を駆動するためのシリンダ66a,アーム62の飛
び出し防止のために上下方向に進退するシリンダ65b,及
びダイアダプタ82を保持する爪63の把持解除のためのシ
リンダ68が、それぞれヘッド30a,30bに対応して２組設
けられている。また工具マガジン側には、前記シリンダ
68を除く各シリンダ66a,65bが設けられている。この工
具マガジン側においてシリンダ68が設けられていないの
は、前述のようにダイアダプタ82は工具マガジン側には
収容されないので、ダイアダプタ82の把持を解除するた
めの機構が不要だからである。

次にパンチ交換部50について説明する。

このパンチ交換部50も前記ダイ交換部60同様に、第３
図に示すプーリ45により水平方向に旋回可能に構成され
ており、パンチ５を保持するとともに、このパンチ５を
半径方向に進退自在とするためのパンチ交換用のアーム
機構が所定の間隔で複数個（第２図に示す例では８個）
設けられている。そしてさらに、このアーム機構を進退
するための進退駆動機構はフレーム本体に固定して設け
られ、ヘッド30aと30bとの間でのみ回動可能となってい
る。

以下、第７図〜第９図により前記パンチ交換用のアー
ム機構とその進退駆動機構について説明する。第７図は
主にアーム進退のための進退駆動機構59を、第８図はア
ーム機構50aと進退駆動機構59断面構成図を、第９図は
その一部側面図を示している。

第８図及び第９図において、45は第３図に示したプー
リであり、このプーリ45とともにアーム機構50aが水平
方向に回転自在に設けられている。このアーム機構50a
は、回転する部分の本体に固定された案内ローラ53a〜5
3cと、この案内ローラ53a〜53cに沿って半径方向に進退
自在に構成されたアーム51bとを有している。そして、
前記アーム51bの上面にはラック51aが垂直方向に固定さ
れており、また先端にはパンチ５を把持するための爪52
が固定されている。

このアーム機構50aの上方には、第７図及び第８図で
示すように、アーム機構50aを進退させるための進退駆
動機構59が設けられている。この進退駆動機構59は、上
部フレーム２本体に固定されており、シリンダ86により
所定の角度範囲、即ち、ヘッド30aと30bとの間でのみ回
動可能となっている。そして、この進退駆動機構59の回
動状態を判定するために、近接スイッチ87が設けられて
いる。

ここで前記進退駆動機構59は、その本体54に、ヘッド
側と工具マガジン側で対称に構成されており、以下、ヘ
ッド側部分についてのみ説明する。本体54の半径方向に
突出した部分の側壁には、シリンダ55aが固定されてい
る。このシリンダ55aは、そのロッド先端が固定され、
本体が進退するように装着されており、その本体にはラ
ック55bが固定されている。一方、前記アームのラック5
1aの直ぐ上方には、ギヤ56bが設けられ、このギヤ56bが
固定された軸にはピニオン56aが固定されている。そし
てこのピニオン56aと前記シリンダ55a本体に固定された
ラック55bとが噛み合っている。さらに、前記アーム51b
を進退させる際に、前記ギヤ56bを下降させて、これと
ラック51aとを噛み合わせるために、連結部材58を下降
するためのシリンダ57が設けられている。

なお、第７図〜第９図に示すものでは、小径のパンチ
５を大径のパンチと同様の保持機構で保持するためにパ
ンチアダプタ83が設けられ、このパンチアダプタ83の爪
（図示せず）によって前記小径のパンチ５が把持されて
いる。そして、このパンチアダプタ83は、前記ダイアダ
プタ82と同様に、工具交換装置40及びヘッド部でのみ使
用され、工具マガジン70では使用されない。そこで、工
具マガジン側においては、パンチアダプタ83からパンチ
５を分離する必要がある。このため、パンチアダプタ83
のパンチ５を把持する爪の解除を行うために、アーム機
構50a側には把持解除機構85が設けられるとともに、こ
の把持解除機構85を作動させるためのシリンダ84が本体
54に装着され、該本体54とともに回動するように構成さ
れている。ここで第９図において、88は前記パンチアダ
プタ83の孔に嵌合するピンであり、アーム51bの飛び出
しを防止している。

なお図示していないが、パンチヘッド及びダイヘッド
には、各ヘッド部を回転できるように、インデックス機
構が設けられている。

次に動作について説明する。まず、第１図により装置
全体の動作を簡単に説明する。

ワークの移動については従来と同様であるので、ここ
では説明を省略する。パンチの駆動については、駆動モ
ータ21によりフライホイール23を回転させ、クラッチ機
構等を介してクランク機構24を回転させる。このとき、
クランク機構24の下部に設けられた選択機構により２つ
のヘッド部30a,30bのうちの一方のパンチヘッドが選択
されており、従ってその選択された方のパンチに駆動力
が伝達され、該パンチの昇降により孔開け等の作業が行
われる。他方、選択されていない方のパンチ及びダイ
は、この非加工時に工具交換が行われる。

次に工具交換、特に工具の供給動作について説明す
る。

パンチ及びダイの工具は、対となって第２図及び第３
図に示すように工具マガジン70に収容されている。そし
て、この工具マガジン70においては、伝動装置71により
所望の工具対が工具交換位置（第２図の矢印Ａで示す位
置）に回転移動される。このとき、誤った組み合わせの
パンチ及びダイが供給されないように、パンチ及びダイ
は対になって搬送される。

次に前記工具交換位置において、工具交換装置40のパ
ンチ交換部50及びダイ交換部60に設けられたアーム機構
が、それぞれ進退駆動機構により工具マガジン70側に突
出し、該工具マガジン70のパンチ５及びダイ６を把持
し、これらを工具交換装置40側に取り入れる。工具交換
装置40では、前記各交換部50及び60を、この工具交換位
置から例えば第３図に示すように180°回転し、各工具
をヘッド部30bとの工具交換位置に移動する。

ここで、工具交換装置40とヘッド部との間の工具交換
動作をより詳細に説明する。

まず第４図〜第６図を用いてダイ交換部の動作につい
て説明する。ここでダイヘッドは、工具交換時には、加
工位置から所定の距離下降している。ダイアダプタ82に
装着されたダイ6aを保持するダイ交換用のアーム機構60
aが回転して第４図に示す位置にくると、シリンダ65b及
び68が作動し、アーム飛び出し防止のためのストッパ65
aが解除されるとともに、ダイアダプタ82を保持してい
た爪63の把持が解除される。この状態で進退駆動のため
のシリンダ66aが作動し、その先端部材66bが後退する。
この先端部材66bにはアーム62の係合部材67先端が係合
しているので、前記シリンダ66aの作動によりアーム62
はヘッド側に突出し、ダイ6aをダイアダプタ82とともに
ヘッド部の所定位置に位置させる。このとき、図示しな
いヘッド部側の保持機構がダイアダプタ82を把持する。
その後、シリンダ66aが前記と逆に作動し、即ち突出
し、これによりアーム62は第４図に示す位置まで後退す
る。このとき、ダイ載置台81を把持していた爪64は、弱
いバネ力で把持しているので、前記アーム62の後退によ
りその把持が自動的に解除される。

なお、ヘッド部から回収したダイを工具マガジン70に
引き渡す場合は、前記とほぼ同様の動作で行われるが、
前記のヘッド部との間の動作と異なる点は、工具マガジ
ン70にはダイのみ（ダイが小径の場合は、ダイ及びダイ
載置台）を引き渡し、ダイアダプタ82は工具交換装置40
に保持する点である。従って、前述のように工具交換装
置40の工具マガジン側にはダイアダプタ82の把持（爪6
3）を解除するためのシリンダは設けられておらず、ダ
イのみが工具マガジン70側の把持機構によって回収さ
れ、収容される。

次に第７図〜第９図によりパンチ交換部50の動作につ
いて説明する。ここで、今ヘッド30bの工具交換が行わ
れるので、第７図に示すようにシリンダ86の作動ロッド
が突出し、進退駆動機構59は図に示すような状態となっ
ている。なお、進退駆動機構59がどのような位置にある
かは、近接スイッチ87によって判断される。

パンチ交換用のアーム機構が回転して第７図に示す位
置にくると、第８図に示すＢの位置に図示しないシリン
ダが作用し、パンチ５を保持しているアーム機構50aの
先端部分が例えば2cm（第８図中、ｈ）下降する。即
ち、工具交換装置40においてアーム機構50aが回転する
ときは、通常の加工時のパンチ高さより2cm上昇した状
態で回転している。これは作業中のワークに工具が接触
しないためである。また、この下降により、第９図に示
すように、パンチアダプタ83の孔に嵌合していたストッ
プピン88がパンチアダプタから外れる。

この状態で、シリンダ57が突出し、その先端で連結部
材58を押圧してピニオン56a及びギヤ56bを所定距離下降
させる。この下降により、ギヤ56bがアーム機構50aのア
ーム51bに固定されたラック51aと噛み合う。そして、第
７図に示すシリンダ55aを作動させると、このシリンダ5
5aは前述のようにそのロッド先端が固定されているの
で、シリンダ本体が第７図において右側に移動する。す
るとこのシリンダ本体55aに固定されたラック55bも同方
向に移動し、このラック55bと噛み合う前記ピニオン56a
及びこれと一体化されたギヤ56bが反時計回りに回転す
る。前述のように、ギヤ56bとラック51aとは噛み合って
いるので、ラック51a及びアーム51bはヘッド30b側に突
出し、その先端に爪52により把持したパンチ５をヘッド
部の所定位置に位置させる。

そして図示しないヘッド側の把持機構によりパンチ頭
部の小径部が把持される。この状態で前記逆の動作によ
りアーム51bを後退させると、アーム機構側の爪52は弱
いバネ力でパンチ５を把持しているので、その把持が自
動的に解除され、パンチ５はヘッド側に供給されること
となる。

ヘッド30aに対して工具交換を行う場合は、第７図に
示すシリンダ86の作動ロッドを後退させ、進退駆動機構
59を所定角度回転させて前記同様の動作により行う。

なお、ヘッド部から回収したパンチを工具マガジン70に
収容する際は、前記とほぼ同様の動作で行われるが、前
記ダイ交換部60の場合と同様に、パンチが小径の場合に
使用されるパンチアダプタ83は工具交換装置40側に保持
され、工具マガジン70へはパンチのみが回収される。従
って、工具マガジン70にパンチを収容する際は、シリン
ダ84によりアーム機構の把持解除機構85を作動させ、パ
ンチを強固に把持しているパンチアダプタ83の爪（図示
せず）を解除し、工具マガジン70にパンチのみが収容さ
れるようにする。

また、前記工具交換時においては、第２図で示すよう
に装置の中心軸線ｌに対して所定の角度θをもって交換
が行われる。従って例えば角孔開け作業を行う場合等に
おいては、パンチ及びダイの角度補正を行う必要があ
る。そこで、図示しないインデックス機構によってヘッ
ド部を所定の角度（前記θ）回転させる。

以下、同様の動作の繰り返しにより、工具交換及び加
工が行われる。

このような本実施例では、固定されたヘッド部に対し
て、工具交換装置40及び工具マガジン70により多数の工
具を着脱自在としたので、従来のタレット型パンチプレ
ス機に比較して、１台の装置でより多くの工具を用いて
加工を行うことができ、多品種少量生産を自動的に効率
よく行うことができる。

また、工具を保持するアーム機構は水平方向に旋回す
るので、工具を安定した形で保持できる。しかも工具交
換装置40では、パンチは加工位置より所定の距離高い位
置で保持され、またダイは非加工時には加工位置より下
降させることができるので、作業中のワークがこれらに
より傷付けられるようなこともない。さらに、工具交換
装置40において、工具交換のためのシリンダ等の進退駆
動機構が、パンチ側，ダイ側のそれぞれに設けられ、独
立に制御可能であるから、パンチ及びダイをそれぞれ別
々に交換して、ワークの厚みに応じて両者のクリアラン
ス（半径方向）を調整することができる。

なお、前記実施例における各工具を保持するアーム機
構及び進退駆動機構は各図に示した機構に限定されるも
のではなく、種々の変形が可能であることは言うまでも
ない。

また、前記実施例では本発明をツインヘッド構造のパ
ンチプレス機に適用した場合について説明したが、シン
グルヘッド構造にも同様に適用でき、前記実施例と同様
の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように本発明では、スロート部において循環可
能な循環部材を設けるとともに、この循環部材に所定の
間隔で複数の保持機構を設けたので、従来と同様なスペ
ースにより多数の工具を収容でき、多品種少量生産を自
動的に効率よく行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるパンチプレス機の全体
構成図、第２図はこのパンチプレス機の工具交換システ
ムを説明するための図、第３図は工具交換システムを説
明するための一部断面側面図、第４図は前記パンチプレ
ス機のダイ交換部を示す一部平面図、第５図はその断面
構成図、第６図は主に前記ダイ交換部の進退駆動機構を
示す平面図、第７図は前記パンチプレス機のパンチ交換
部を示す一部平面図、第８図はその断面構成図、第９図
はその一部側面図である。 ５……パンチ、６……ダイス、30a,30b……ヘッド部、4
0……工具交換装置、50……パンチ交換部、50a……パン
チ交換用アーム機構、59……パンチ交換用アームの進退
駆動機構、60……ダイ交換部、60a,60b……ダイ交換用
アーム機構、66a……シリンダ（ダイ交換用アームの進
退駆動機構）、70……工具マガジン。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下部フレームと、前記下部フレームの上方
   に配置された上部フレームと、前記下部フレーム及び上
   部フレームをこれらの後方で支持するスロート部とを備
   えたパンチプレス機であって、 パンチ工具及びダイ工具が着脱自在に装着されるヘッド
   部と、 前記スロート部において循環可能な循環部材と、前記循
   環部材に所定の間隔で配置され前記パンチ工具及びダイ
   工具を保持する複数の保持機構とを有する工具収容部
   と、 前記ヘッド部と工具収容部との間に配置され、両者の間
   でパンチ工具及びダイ工具の受渡しを行うための工具交
   換装置と、 を備えたパンチプレス機。