JP4147961B2 - パンチプレス - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カートリッジを交換して使用するパンチプレスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の工具を交換使用可能としたパンチプレスとして、タレット式のものが一般的である。しかし、タレットパンチプレスでは、タレット上に保持できるツールの種類，サイズが限られ、多彩な加工を行うことができない。そのため次のような各種の対応策にて改善するに留まっていた。
その一つはマルチツール式のタレットパンチプレスである（例えば特許文献１）。これはタレットに保持されるツールの一つまたは複数を、複数個の単位ツールを有するマルチツールとし、このマルチツールを割り出した上で、任意の単位ツールを割り出し、パンチ加工を可能としたものである。
他の例は、マルチタレット型のパンチプレスである（例えば特許文献２）。これは、主タレットの円周方向複数箇所にサブタレットを回転割り出し自在に設置し、サブタレットの円周方向複数箇所にツールを配置したものである。
さらに他の例は、カートリッジ式のパンチプレスである（例えば特許文献３）。これは、複数のツールを搭載した矩形のカートリッジを複数準備し、これらカートリッジを直線経路のレール上でパンチ位置に出し入れすることにより、カートリッジ交換を行うものである。
【０００３】
【特許文献１】
特公平６−８５９４８号公報
【特許文献２】
特許第２８６９１２９号公報
【特許文献３】
特開２０００−３５１０２８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記マルチツールの例は、パンチ加工時に、マルチツールの全体を板材表面に接するまで下降させ、その後に単位ツールを下降させて孔開け加工を行うものであるため、マルチツールの昇降に伴う誤差と、マルチツールの本体に対する単位ツールの昇降の誤差とが合わさって生じることがある。このため、パンチ加工の高精度化が難しい。
上記マルチタレット型のパンチプレスは、主タレットの旋回割り出しと、これに保持されたサブタレットの旋回割り出しとが必要なため、これも高精度化が難しい。また、パンチプレスの全体が大型化する。
また、タレット方式では、中心部を金型に使用できないため、大口径の金型サイズには制限がある。
上記カートリッジ式のパンチプレスは、カートリッジ内に並べられたツールの割り出しを、ラムを有するパンチ駆動部の平面移動により行うものであるため、移動する部分の重量が重くてツールの高速割り出しが難しい。カートリッジの直線移動で位置方向のツール割り出しを行うものもあるが、これもカートリッジ全体の直線移動が必要なため、高速割り出しが難しい。
【０００５】
この発明の目的は、カートリッジ交換が簡単に行えてカートリッジ交換により多数のツールが使用でき、かつカートリッジ内のツールの高速割り出しが行え、パンチ加工の高精度化も図り易いパンチプレスを提供することである。
この発明の他の目的は、大きな孔開け、切断、成形、曲げ等のパンチ加工を可能とすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明のパンチプレスは、それぞれ少なくとも一つのツールを保持する複数のカートリッジと、パンチフレームに支持されプレス位置に位置するカートリッジを保持するカートリッジ保持手段と、このカートリッジ保持手段に保持されたカートリッジの上方に位置し、上記カートリッジに保持されたツールをパンチ駆動するラムとを備える。上記複数のカートリッジのうちの少なくとも一つは複数のツールを保持する。上記カートリッジ保持手段は、上記カートリッジを着脱自在に保持するカートリッジクランプを有し、かつ保持したカートリッジをツールの割出のために上記ラムの昇降方向に平行な軸心であって上記プレス位置の中心回りに回転させるカートリッジ回転機構を有し、パンチ加工時はカートリッジを上下動不能に固定するものとする。
この構成によると、カートリッジ保持手段がカートリッジをカートリッジクランプにより保持し、この保持されたカートリッジをカートリッジ回転機構で回転させて使用ツールの割り出しを行う。この割り出されたツールをラムによりパンチ駆動し、パンチ加工を行う。このとき、カートリッジはカートリッジ保持手段に上下動不能に固定されており、上下動作を行わないので、精度良くパンチ加工を行うことができる。カートリッジ保持手段は、カートリッジを着脱自在に保持するカートリッジクランプを有するため、カートリッジの交換が容易に行える。種類の異なるツールを保持したカートリッジに交換することで、多数のツールが使用でき、多彩な加工が行える。また、カートリッジ回転機構を有し、カートリッジ内のツールをカートリッジの回転により割り出すため、カートリッジ内のツールの高速割出が可能である。なお、この明細書で言う「パンチ加工」は、パンチプレスを用いて行える加工のことであり、孔開け加工の他に、切断加工や、成形加工、曲げ加工等を含む。
【０００７】
上記カートリッジ保持手段は、中央に上記ラムの昇降する空間を有し、上記カートリッジの外周部を保持するものとする。例えば、外周部の周方向複数箇所を保持するものとする。また、上記カートリッジクランプはカートリッジの保持状態と保持解除状態とに切り換える駆動手段を有するものとする。
このようにカートリッジ保持手段が中央に上記ラムの昇降する空間を有するものであると、カートリッジ中央に大きいツールを配置でき、大きいパンチ加工が実現できる。
【０００８】
また、上記カートリッジ保持手段は、上下動不能にカートリッジを固定するときの固定高さ位置と、この固定高さ位置からダイハイトに対して離れる退避高さ位置との間で移動自在としても良い。
このようにカートリッジ保持手段がダイハイトに対して離れるように退避可能なものであると、パンチプレスに対するカートリッジ交換が簡単に行える。
また、上記複数のカートリッジを着脱自在に保持し任意のカートリッジを上記プレス位置で上記カートリッジ保持手段に対して交換するカートリッジ交換装置を設けても良い。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図１に示すように、このパンチプレスは、ツール１，２をそれぞれ保持したカートリッジ３，４を、プレス位置Ｐでカートリッジ保持手段６，７に保持させてパンチ加工を行うものであり、カートリッジ交換装置８，９、ラム１０、および板材送り手段１１を有する。カートリッジ保持手段６，７は、プレス位置Ｐに位置するカートリッジ３，４を保持する手段であり、パンチフレーム５に支持されている。カートリッジ３，４は平面形状が略円形に形成されている。プレス位置Ｐは、ラム１０を配置した平面位置のことである。
【００１０】
ツール１，２には上型となるパンチツール１と、下型となるダイツール２とがあり、カートリッジ３，４は、パンチツール１を保持するパンチカートリッジ３と、ダイツール２を保持するダイカートリッジ４とに分けられている。パンチカートリッジ３に対して、各パンチツール１は、ばね部材により上昇復帰可能に支持されている。カートリッジ保持手段６，７は、これらパンチカートリッジ３を保持するパンチカートリッジ保持手段６と、ダイカートリッジ４を保持するダイカートリッジ保持手段７とがあり、互いに同心で上下に並んで設置されている。カートリッジ交換装置８，９も、互いに同心で上下に位置するパンチカートリッジ交換装置８およびダイカートリッジ交換装置９が設けられている。
【００１１】
ラム１０は、カートリッジ保持手段６，７に保持されたカートリッジ３，４の上方に位置し、パンチカートリッジ３に保持されたパンチツール１をパンチ駆動する。ラム１０は、ラム昇降ガイド１８によってプレス位置Ｐで昇降自在に支持されており、ラム昇降駆動装置１９により昇降駆動される。ラム昇降駆動装置１９は、例えばサーボモータ１９ａとその回転を直線運動に変換する運動変換機構１９ｂとからなるが、油圧シリンダ等であっても良い。板材送り手段１１は、テーブル１２上で被加工物である板材Ｗを前後左右に移動させる手段であり、板材Ｗの縁部をワークホルダ１３で把持してワークホルダ１３の移動により上記板材Ｗの前後左右の移動を行うものとされている。
【００１２】
カートリッジ交換装置８，９は、カートリッジ保持手段６，７に対してカートリッジ１，２を交換する装置であり、複数のカートリッジ３，４を着脱自在に保持する機能を備える。カートリッジ交換装置８，９は、旋回輪状の交換カートリッジ保持部材４１，４２が支持台５３，５４を介して水平旋回自在に支持された旋回式のものとされ、割出機構２０により任意のカートリッジ３，４がプレス位置Ｐに来るように旋回させられる。割出機構２０は、上下のカートリッジ交換装置８，９を、それぞれサーボモータ等の駆動源２０ａ，２０ａにより伝達機構２０ｂ，２０ｂを介して旋回駆動させるものであり、上下のカートリッジ交換装置８，９は例えば同期して駆動される。上下のカートリッジ交換装置８，９は、必ずしも同期させる必要はない。例えば下方のカートリッジ交換装置９のみを旋回させてもよい。また、上記のカートリッジ交換装置８，９を共に旋回駆動する場合においても、完全に同期させる必要はなく、多少の動作タイミングのずれや動作速度の違いがあっても良い。なお、割出機構２０は、例えば図１２のように、上下のカートリッジ交換装置８，９を共通の駆動源２０ａ′により伝達機構２０ｂ′を介して同期して旋回駆動可能としたものであっても良い。
【００１３】
図２に示すように、上下のカートリッジ保持手段６，７は、対応するカートリッジ３，４を着脱自在に保持するカートリッジクランプ１４，１５を有し、かつ保持したカートリッジ３，４をツール１，２の割出のためにラム１０の昇降方向に平行な軸心回りに回転させるカートリッジ回転機構１６，１７を有する。これらカートリッジ保持手段６，７は、パンチ加工時はカートリッジを上下動不能に固定するものである。これらカートリッジ保持手段６，７は、中央にラム１０の昇降する空間Ｓおよびスラグが通過する空間Ｓ′をそれぞれ有し、カートリッジ３，４の外周部を保持するものとされている。また、カートリッジ保持手段６，７は、上下動不能にカートリッジ３，４を固定するときの固定高さ位置（図２，図７に示す位置）と、この固定高さ位置からダイハイトＤＨに対して離れる退避高さ位置（図６に示す位置）との間で移動自在とされている。
【００１４】
図２の要部拡大図を図７に示す。上下のカートリッジ保持手段６，７は、具体的には、昇降筒２１，２２と、これら昇降筒２１，２２の内周に回転のみ自在に嵌合した回転筒２３，２４とを有し、回転筒２３，２４でカートリッジ３，４を保持する。昇降筒２１，２２は、プレスフレーム５に昇降ガイド２５，２６を介して昇降自在に支持されている。昇降ガイド２５，２６は、昇降筒２１，２２に設けられたガイド突条２５ａ，２６ａと、プレスフレーム５に設置された直動軸受等のガイド部材２５ｂ，２６ｂとでなる。昇降ガイド２５，２６は、昇降筒２１，２２の円周方向複数箇所、例えば４か所に設けられている（図１０参照）。図７において、昇降筒２１，２２の昇降は、カートリッジ保持手段６，７の上記退避のために行われものであり、それぞれ保持手段昇降装置３１，３２により昇降駆動される。パンチカートリッジ保持手段６側の保持手段昇降装置３１は、パンチフレーム５に設置された流体圧シリンダ、またはモータとボールねじ等の回転・直動変換機構とで構成される。ダイカートリッジ保持手段７側の保持手段昇降装置３２は、カム３２ａと、このカム３２ａを進退させる駆動部３２ｂと、昇降筒２２に設けられてカム３２ａのカム面に係合する被案内部材３２ｃとで構成される。駆動部３２ｂは、流体圧シリンダ、またはモータとボールねじ等の回転・直動変換機構とで構成される。カム３２ａは溝カム等からなり、被案内部材３２ｃはローラ等からなる。ダイ側の保持手段昇降装置３２は、図９のように昇降筒２２の外周部にそれぞれ対応して２か所に設けられている。図７において、パンチカートリッジ保持手段６の昇降筒２１に対しては、昇降筒２１が固定位置まで下降するとその下降を止めると共に芯出しを行う位置決めガイド３４がパンチフレーム５に設けられている。位置決めガイド３４は、昇降筒２１の外周面のテーパ面部に嵌合するテーパ面を有する部材である。
【００１５】
回転筒２３，２４と昇降筒２１，２２との間には互いに回転自在に支持する軸受２７，２８が介在させてある。また、回転筒２３，２４と昇降筒２１，２２との間には、互いの回転を阻止する回転固定手段２９，３０が設けてある。回転固定手段２９，３０は、内周壁部が膨らみ可能な油室からなり、この油室に外部の油圧供給装置（図示せず）から油圧を掛けることで回転固定状態となり、油圧を解除すると回転非阻止状態となる。
【００１６】
カートリッジ回転機構１６，１７は、回転筒２３，２４を回転させる機構であり、モータ等の回転駆動源１６ａ，１７ａと、回転筒２３，２４に設けられたギヤ部１６ｂ，１７ｂに噛み合って回転駆動源１６ａ，１７ａの回転を伝えるギヤ１６ｃ，１７ｃとでなる。
【００１７】
ラム１０は、ラム本体１０ａの下端に回転ラム部材１０ｂが回転のみ自在に取付けられており、回転ラム部材１０ｂの下面に突出したストライカ３５を介してパンチツール１を押し付けるものとされている。ストライカ３５は、回転ラム部材１０ｂに対してガイドを介して半径方向に移動自在に支持され、シリンダ装置等のストライカ進退駆動源３６により進退させられる。このストライカ３５の半径方向位置の変更により、パンチカートリッジ３の任意の半径方向位置にあるパンチツール１を選択的に押し付け可能とされている。
回転ラム部材１０ｂとカートリッジ保持手段６の回転筒２３の間には、昇降筒２１の下降状態で噛み合って回転筒２３の回転を回転ラム部材１０ｂに伝達する連動機構３７が設けられている。この連動機構３７は、回転筒２３の内周および回転ラム部材１０ｂの外周にそれぞれ設けられた内向きおよび外向きの噛み合い歯３７ａ，３７ｂからなる。噛み合い歯３７ａ，３７ｂは、ラム１０が上昇端にあるときは図７の左上に拡大して示すように互いに上下に離れ、ラム１０が若干下降してまだツール１にストライカ３５が接触しない高さ位置にあるときに、互いに噛み合うように設けられる。ラム１０が上昇端にあるときの両噛み合い歯３７ａ，３７ｂの上下離れ距離αは、このときのストライカ３５とツール１との上下離れ距離Ｌよりも短い範囲で適宜設定される。回転ラム部材１０ｂとラム昇降ガイド１８の下端の間には回り止め手段３８が設けてあり、回転ラム部材１０ｂは連動機構３７により回転させるとき以外の自由な回転が回り止め手段３８によって阻止される。回り止め手段３８は、例えばラム昇降ガイド１８にばね部材によって付勢された摩擦リングからなる。
【００１８】
カートリッジ３，４とカートリッジ保持手段６，７との間には、互いの回転方向の位置を規制するカップリング３９，４０が設けられている。カップリング３９，４０は、カービックカップリング等の噛み合い式のものである。これらカップリング３９，４０は、カートリッジ３，４のカートリッジ保持手段６，７に対する対向面の外周部に設けられたカップリング部材３９ａ，４０ａと、カートリッジ保持手段６，７に設けられたカップリング部材３９ｂ，４０ｂとでなる。カップリング部材３９ｂ，４０ｂは、回転筒２３，２４の先端に設けられている。
【００１９】
上記カートリッジクランプ１４，１５は、カートリッジ３，４に設けられた被係合部１４ａ，１５ａ（図９（Ｂ）参照）と、カートリッジ保持手段６，７に設けられて被係合部１４ａ，１５ａに係合するフック１４ｂ，１５ｂと、フック駆動手段１４ｃ，１５ｃ（図７）とでなる。フック駆動手段１４ｃ，１５ｃは、請求項１で言う、カートリッジクランプをカートリッジの保持状態と保持解除状態とに切り換える駆動手段である。被係合部１４ａ，１５ａは、例えば係合用頭部付きのボルト等からなる。被係合部１４ａ，１５ａは、カートリッジ３，４の円周方向の複数箇所、例えば３か所に設けられる。被係合部１４ａ，１５ａは、上記カップリング部材３９ａ，４０ａに設けられた切欠凹部５５，５６内に設けられている（図３）。図７において、フック１４ｂ，１５ｂは回転筒２３，２４に揺動自在に支持されている。
上下のフック駆動手段１４ｃ，１５ｃの構成は、上下対称となる他は同じ構成であり、その構成要素は一部の図示を省略した。明細書中において、フック駆動手段１４ｃ，１５ｃの構成要素の参照符号は、図面に図示された部分のみについてのみ付した。フック駆動手段１４ｃ，１５ｃは、回転筒２３，２４を軸方向に貫通して進退動作によってフック１４ｂ，１５ｂを揺動させるロッド１４ｃａ，１５ｃａと、このロッド１４ｃａ，１５ｃａをフック１４ｂ，１５ｂの係合方向に付勢する係合付勢ばね１５ｃｂと、複数箇所のロッド１４ｃａ，１５ｃａを同時に押しつけ可能なロッド押し付けリング１４ｃｃと、このロッド押し付けリング１４ｃｃを押し付ける回動レバー１４ｃｄと、この回動レバー１４ｃｄを動作させるシリンダ装置またはソレノイド等の係合解除駆動源１４ｃｅとでなる。
【００２０】
図１において、カートリッジ交換装置８，９は、図５にパンチ側のカートリッジ交換装置８を示すように、旋回する交換カートリッジ保持部材４１，４２の円周方向複数箇所に、カートリッジ３，４を着脱自在に保持するカートリッジ保持部４３を設けたものである。なお、上下のカートリッジ交換装置８，９の構成要素の細部には、特に区別の必要な部分を除いて互いに同じ符号を付した。カートリッジ保持部４３は、同一円周上に並んでおり、したがってその中心位置の旋回軌道Ａ（図１１）は無端の軌道となる。この無端の旋回軌道Ａは、プレス位置Ｐの中心Ｐａを通る。図５において、各カートリッジ保持部４３は、カートリッジ３，４の外周面が嵌合する半円状の嵌合用切欠状部４５と、この嵌合用切欠状部４５内に突出してカートリッジ３，４を載せる支持突部６１と、嵌合用切欠状部４５に嵌合したカートリッジ３，４が水平方向における旋回中心から外周に向かう方向に抜け出すことを係脱可能に阻止する抜け止め具４６とでなる。支持突部６１は、嵌合用切欠状部４５の内側面に沿って円弧状に延びている。また、支持突部６１は、図７，図８のように、嵌合用切欠状部４５の内側面における高さ方向の中段部分に設けられている。
上下の交換カートリッジ保持部材４１，４２の嵌合用切欠状部４５内に設けられた支持突部６１は、それぞれ上下のカートリッジ３，４の外周に設けられた係合凹部６２，６３の下向き面に係合することでカートリッジ３，４を載せる。係合凹部６２，６３は、カートリッジ３，４の全周に延びる溝状とされている。パンチ側のカートリッジ３は、下面の外周部が凹む段付きの下面形状とされており、その下向きの段面の外周縁に上記係合凹部６２が形成されている。ダイ側のカートリッジ４の係合凹部６３は、交換カートリッジ保持部材４１，４２の支持突部６１の上下厚さよりも上下幅が広い溝状とされ、その遊び高さ分だけカートリッジ４の交換カートリッジ保持部材４２に対する上下移動が許される。
【００２１】
図５のように、抜け止め具４６は、嵌合用切欠状部４５の両側部にそれぞれ支点４７ａ回りに回動自在に設けられた一対の係止レバー４７と、ガイド部材４８を介して進退自在に設置された進退ロッド４９と、この進退ロッド４９を介して係止レバー４７を係止側、つまりカートリッジ３，４に向かって突出する側に付勢するばね部材５０とで構成される。係止レバー４７は、カートリッジ３，４の外周面の一部に設けられた係止凹部６４，６５（図３（Ａ））に進入してカートリッジ３，４が嵌合用切欠状部４５（図５）からその開口側となる水平方向へ抜け出すことを阻止するものである。
【００２２】
抜け止め具４６における進退ロッド４９は、その進退動作で係止レバー４７を正逆回動させるように係止レバー４７と連結されている。具体的には、進退ロッド４９の一端４９ａがラック部に形成され、係止レバー４７の基端に設けられた部分ピニオン部に上記ラック部が噛み合っている。進退ロッド４９の他端４９ｂを一端４９ａ側へ押すと、係止レバー４７による係止解除が可能である。上記一対の係止レバー４７は、片方のものが隣合うカートリッジ保持部４３の係止レバー４７と共通の取付板５１上に設置されている。抜け止め具４６は、上記のようにばね部材５０により突出側に付勢されており、抜け止め解除手段５２により上記ばね部材５０に抗して動作させることにより、抜け止め解除が可能である。この抜け止め解除手段５２により、ばね部材５０に抗する動作は、例えば進退ロッド４９の他端４９ｂを一端４９ａ側へ押す動作とされる。抜け止め解除手段５２は、専用の駆動源（図示せず）を有するものとしても、またカートリッジ保持手段６，７の昇降動作に連動させる連動機構（図示せず）としても良い。
【００２３】
各カートリッジ交換装置８，９のカートリッジ保持部４３は、上記カートリッジ保持手段６，７にカートリッジ３，４を渡せる位置に停止した状態で、カートリッジ保持手段６，７にカートリッジ３，４を渡した後、停止した状態を維持してカートリッジ保持手段６，７からカートリッジ３，４を受取り可能に待機する。すなわち、各カートリッジ交換装置８，９は、カートリッジ保持手段６，７に対応する位置のカートリッジ保持部４３が、カートリッジ保持手段６，７によるカートリッジ３，４の保持の後に、カートリッジ保持手段６，７からカートリッジ３，４を受取り可能に待機する。この実施形態では、抜け止め具４６が、その一対の係止レバー４７がカートリッジ３，４の係止凹部６４，６５（図３（Ａ））から外れるように後退した抜け止め解除状態となって待機する。この動作タイミングは、抜け止め解除手段５２の上記駆動源を制御する電気的制御手段で得るようにしても、また上記連動機構によりカートリッジ保持手段６，７の昇降動作に連動させるようにしても良い。
【００２４】
上記構成の動作を説明する。図５（Ａ）にパンチ側のカートリッジ交換装置８を示すように、上下のカートリッジ交換装置８，９の円周方向複数箇所に設けられた各カートリッジ保持部４３には、種々のツール１，２を保持したカートリッジ３，４が保持され、抜け止め具４６で抜け止めされている。希望のカートリッジ３，４を使用するには、交換カートリッジ保持部材４１，４２を旋回させてそのカートリッジ保持部４３をプレス位置Ｐに位置させる。
このとき、図６に示すように、パンチカートリッジ保持手段６は上方に、ダイカートリッジ保持手段７は下方に退避していて、カートリッジ３，４がプレス位置Ｐに旋回移動することの妨げとなることが防止される。また、このとき、カートリッジクランプ１４，１５は、係合解除駆動源１４ｃｅによりレバー１４ｃｄを押し上げてフック１４ｂ，１５ｂをアンクランプ位置に保持しておく。
【００２５】
希望のカートリッジ３，４を保持したカートリッジ保持部４３がプレス位置Ｐに来ると、パンチカートリッジ保持手段６の下降、およびダイカートリッジ保持手段７の上昇を行わせる。すなわち、保持手段昇降装置３１，３２によりカートリッジ保持手段６，７の昇降筒２１，２２をそれぞれ下降および上昇させる。昇降筒２１，２２と共に、回転筒２３の下降および回転筒２４の上昇が行われ、これら回転筒２３，２４は先端でカートリッジ３，４に接し、カップリング３９，４０の噛み合いが行われる。
このカップリング噛み合い状態で、カートリッジクランプ１４，１５の係合解除駆動源１４ｃｅによるレバー１４ｃｄの押し付けを解除する。これにより、ばね部材１５ｃｂによる復元力でフック１４ｂ，１５ｂが被係合部１４ａ，１５ａに係合し、カートリッジ３，４が回転筒２３，２４にカートリッジクランプ１４，１５によってクランプされ、カートリッジ３，４は回転筒２３，２４に対して円周方向に精度良く位置決めされる（図７）。
このクランプが完了すると、カートリッジ交換装置８，９の抜け止め具４６を抜け止め解除状態としてそのまま待機させる。すなわち、プレス位置Ｐにおいて、抜け止め具４６の両側の係止レバー４７が開き状態となる。
【００２６】
このようにカートリッジ３，４の割り出しが完了した後、カートリッジ３，４における希望のツール１，２を割出し、パンチ加工を行う。このツール割出動作を説明する。
基本として、ストライカ３５は、パンチプレスの正面位置（図１１にストライカ３５を図示した位置）が原点位置であり、通常はここにある。図７において、ラム１０が上昇端（上死点）にあるときに、回転筒２３を回すと、カートリッジ３が回り、この回転により希望のツール１をストライカ３５でパンチできる位置（すなわち正面位置）に割出す。このときは図７の左上の拡大図に示すように、連動機構３７の回転筒２３の内周および回転ラム部材１０ｂの外周にそれぞれ設けられた噛み合い歯３７ａ，３７ｂが互いに外れ状態にあるため、回転ラム部材１０ｂは回転せず、したがってストライカ３５が正面位置を維持し、回転筒２３およびカートリッジ３のみが回る。下側の回転筒２４は上側の回転筒２４と同期して回転させ、ダイ側のツール２も正面位置とする。なお、この同期回転は必ずしも行わなくても良く、加工によって、同期させる場合と、上側の回転筒２３のみ、または下側の回転筒２４のみを回転させる場合とがあるようにしても良い。ツール１の配置トラックの違い、つまりカートリッジ３，４の半径方向におけるツール１，２の位置の違いに対しては、ストライカ３５の位置をストライカ進退駆動源３６で変えることにより対処する。
【００２７】
ツール１の角度を変えるときは、ラム１０を少し下げる。これにより、連動機構３７の噛み合い歯３７ａ，３７ｂが互いに噛み合い、回転筒２３と一緒に回転ラム部材１０ｂが回転可能になる。この状態で、回転筒２３，２４を回転させ、カートリッジ３，４のパンチしようとするツール１，２を希望の角度に位置させる。ストライカ３５は回転ラム部材１０ｂの回転によりツール１，２と一緒に旋回移動し、ツール１をパンチ可能となる。希望の角度に位置させた後、回転固定手段２９，３０によって回転筒２３，２４を固定筒２１，２２に固定し、カートリッジ３，４が回転しないようにする。このようにして、ツール１，２を任意の角度とし、長方形や三角形等の非円形の刃先形状のツール１，２を任意の角度に向けてパンチ加工することができる。
希望のツール１，２による加工の完了後は、連動機構３７の噛み合い状態で、回転筒２３，２４の回転により、一旦ツール１，２とストライカ３５を正面位置に戻し、ラム１０を上昇端に待機させる。この状態で、カートリッジ３，４の別の希望ツール１，２を前記と同様にしてストライカ３５に対して割出し、そのツール１，２によるパンチ加工を行う。
このようにして、カートリッジ３，４の任意のツール１，２を用い、そのツール１，２を任意の角度としてパンチ加工を行う。
【００２８】
この構成のパンチプレスによると、パンチ加工を行うときに、カートリッジ３，４がカートリッジ保持手段６，７に上下動不能に固定されており、上下動作を行わないので、精度良くパンチ加工を行うことができる。カートリッジ保持手段６，７は、カートリッジ３，４を着脱自在に保持するカートリッジクランプ１４，１５を有するため、カートリッジ１，２の交換が容易に行える。種類の異なるツール１，２を保持したカートリッジに交換することで、多彩な加工が行える。また、カートリッジ回転機構１６，１７を有し、カートリッジ３，４内のツール１，２をカートリッジ３，４の回転により割り出すため、カートリッジ３，４内のツール１，２の高速割出が可能である。また、パンチプレスの全体でパンチ側およびダイ側にそれぞれ一つのカートリッジ回転機構１６，１７により、全てのカートリッジを回転割り出しすることができる。
【００２９】
カートリッジ保持手段６，７は、中央にラム１０の昇降する空間Ｓを有するものとしたため、カートリッジ中央に、例えば図４（Ｂ）に示すような大きいツール１，２を配置でき、大きいパンチ加工が実現できる。
また、カートリッジ保持手段６，７は、それぞれ図６のように上方および下方へ退避する構成としたため、カートリッジ３，４の交換時にカートリッジ３，４のツール１，２等が干渉せず、カートリッジ３，４の交換が簡単に行える。
【００３０】
また、このパンチプレスは、カートリッジ交換装置８，９を設けたため、カートリッジ交換交換が容易に行える。カートリッジ交換装置８，９は、プレス位置を通過する旋回軌道で各カートリッジ保持部４３を移動させるため、旋回動作で任意のカートリッジ３，４をプレス位置Ｐに位置させることができ、迅速なカートリッジ交換が行える。また、プレス位置Ｐにカートリッジ保持手段６，７を設けることで、カートリッジ交換装置８，９からカートリッジ３，４をカートリッジ保持手段へ渡してしまい、カートリッジ交換装置８，９は抜け止め具４６を抜け止め解除状態として待機するものとしたため、カートリッジ保持手段６，７によりカートリッジ３，４を精度良く保持することができる。したがってカートリッジ交換装置８，９に多数設けられる各カートリッジ保持部４３は、高精度な保持を必要とせず、装置全体が簡素なものとできる。上記抜け止め具４６は一対の係止レバー４７を開いた抜け止め解除状態で待機するため、カートリッジ保持手段６，７が回転動作を行うときに、係止レバー４７が障害にならない。また、次のカートリッジ交換時に、待機状態の抜け止め具４６を即座に抜け止め状態とすることができ、これによってもカートリッジ交換の時間が短縮される。
【００３１】
カートリッジ交換装置８，９の各カートリッジ保持部４３は、上下のカートリッジ保持手段６，７に対してカートリッジ３，４を上下に受渡しするものであるため、カートリッジ保持手段６，７に対する受渡しが迅速に行える。また、カートリッジ保持部４３は、水平方向にもカートリッジ３，４の出し入れが可能なものであるため、カートリッジ保持部４３に保持させるカートリッジ３，４を、プレス位置Ｐと異なる箇所で手作業等で取り替えるときに、水平方向にカートリッジ３，４を出し入れできるために、作業が行い易い。
【００３２】
なお、上記実施形態では、カートリッジ交換装置８，９の各カートリッジ保持部４３が嵌合用切欠状部４５と抜け止め具４６とで構成されるものとしたが、カートリッジ保持部４３は、例えば、両側方からカートリッジ３，４を挟んで保持する一対の互いに開閉可能なクランプアーム（図示せず）で構成されるものとしても良い。
また、上記実施形態では、カートリッジ交換装置８，９は交換カートリッジ保持部材４１，４２を有する旋回式のものとしたが、カートリッジ交換装置８，９は、複数のカートリッジ保持部４３を所定の軌道上で移動可能に有するものであれば良い。例えば、カートリッジ保持部４３が無端の軌道上で移動可能に並んだものであっても良く、その無端の軌道がトラック形等であっも良い。その場合、例えば各カートリッジ保持部４３はチェーン状に連結されたものとする。また、上記所定の軌道は直線であっても良い。
【００３３】
【発明の効果】
この発明のパンチプレスは、それぞれ少なくとも一つのツールを保持する複数のカートリッジと、パンチフレームに支持されプレス位置に位置するカートリッジを保持するカートリッジ保持手段と、このカートリッジ保持手段に保持されたカートリッジの上方に位置し、上記カートリッジに保持されたツールをパンチ駆動するラムとを備え、上記複数のカートリッジのうちの少なくとも一つは複数のツールを保持し、上記カートリッジ保持手段は、上記カートリッジを着脱自在に保持するカートリッジクランプを有し、かつ保持したカートリッジをツールの割出のために上記ラムの昇降方向に平行な軸心であって上記プレス位置の中心回りに回転させるカートリッジ回転機構を有し、パンチ加工時はカートリッジを上下動不能に固定するものとしたため、カートリッジ交換が簡単に行えてカートリッジ交換により多数のツールが使用でき、かつカートリッジ内のツールの高速割り出しが行え、パンチ加工の高精度化も図り易いという効果が得られる。
上記カートリッジ保持手段は、中央に上記ラムの昇降する空間を有し、上記カートリッジの外周部を保持するものとしたため、大きなパンチ加工が可能になる。
上記カートリッジ保持手段を、上下動不能にカートリッジを固定するときの固定高さ位置と、この固定高さ位置からダイハイトに対して離れる退避高さ位置との間で移動自在とした場合は、パンチ位置へのカートリッジ交換がより一層簡単に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかるパンチプレスの破断側面図である。
【図２】同パンチプレスの拡大破断正面図である。
【図３】そのカートリッジの一例の斜視図である。
【図４】カートリッジの各変形例の斜視図である。
【図５】（Ａ）はカートリッジ交換装置のカートリッジ装着状態の平面図、（Ｂ）は同カートリッジ省略状態の平面図、（Ｃ）はそのクランプ具の拡大平面図である。
【図６】同パンチプレスのカートリッジ未クランプ状態を示す要部の拡大破断正面図である。
【図７】同部分のカートリッジクランプ状態を示す拡大破断正面図である。
【図８】パンチカートリッジ保持手段とカートリッジ交換装置の関係を示す拡大破断側面図である。
【図９】（Ａ）はダイカートリッジ保持手段の拡大破断側面図、（Ｂ）はそのカートリッジクランプの要部の側面図である。
【図１０】カートリッジ保持手段とカートリッジ交換装置の配置関係を示す概略平面図である。
【図１１】同カートリッジ保持手段とカートリッジ交換装置の旋回軌道の関係を示す拡大平面図である。
【図１２】この発明の他の実施形態にかかるパンチプレスの破断側面図である。
【符号の説明】
１，２…ツール
３，４…カートリッジ
５…パンチフレーム
６，７…カートリッジ保持手段
８，９…カートリッジ交換装置
１０…ラム
１０ｂ…回転ラム部材
１４，１５…カートリッジクランプ
１４ａ，１５ａ…被係合部
１４ｂ，１５ｂ…フック
１６，１７…カートリッジ回転機構
２０…割出機構
２１，２２…昇降筒
２３，２４…回転筒
２５，２６…昇降ガイド
３１，３２…保持手段昇降装置
３５…ストライカ
３７…連動機構
３９，４０…カップリング
４１，４２…交換カートリッジ保持部材
４３…カートリッジ保持部
４６…抜け止め具
４７…係止レバー
５５，５６…切欠凹部
Ａ…旋回軌道（所定の軌道）
ＤＨ…ダイハイト
Ｐ…プレス位置
Ｓ…空間
Ｗ…板材
【発明の属する技術分野】
この発明は、カートリッジを交換して使用するパンチプレスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の工具を交換使用可能としたパンチプレスとして、タレット式のものが一般的である。しかし、タレットパンチプレスでは、タレット上に保持できるツールの種類，サイズが限られ、多彩な加工を行うことができない。そのため次のような各種の対応策にて改善するに留まっていた。
その一つはマルチツール式のタレットパンチプレスである（例えば特許文献１）。これはタレットに保持されるツールの一つまたは複数を、複数個の単位ツールを有するマルチツールとし、このマルチツールを割り出した上で、任意の単位ツールを割り出し、パンチ加工を可能としたものである。
他の例は、マルチタレット型のパンチプレスである（例えば特許文献２）。これは、主タレットの円周方向複数箇所にサブタレットを回転割り出し自在に設置し、サブタレットの円周方向複数箇所にツールを配置したものである。
さらに他の例は、カートリッジ式のパンチプレスである（例えば特許文献３）。これは、複数のツールを搭載した矩形のカートリッジを複数準備し、これらカートリッジを直線経路のレール上でパンチ位置に出し入れすることにより、カートリッジ交換を行うものである。
【０００３】
【特許文献１】
特公平６−８５９４８号公報
【特許文献２】
特許第２８６９１２９号公報
【特許文献３】
特開２０００−３５１０２８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記マルチツールの例は、パンチ加工時に、マルチツールの全体を板材表面に接するまで下降させ、その後に単位ツールを下降させて孔開け加工を行うものであるため、マルチツールの昇降に伴う誤差と、マルチツールの本体に対する単位ツールの昇降の誤差とが合わさって生じることがある。このため、パンチ加工の高精度化が難しい。
上記マルチタレット型のパンチプレスは、主タレットの旋回割り出しと、これに保持されたサブタレットの旋回割り出しとが必要なため、これも高精度化が難しい。また、パンチプレスの全体が大型化する。
また、タレット方式では、中心部を金型に使用できないため、大口径の金型サイズには制限がある。
上記カートリッジ式のパンチプレスは、カートリッジ内に並べられたツールの割り出しを、ラムを有するパンチ駆動部の平面移動により行うものであるため、移動する部分の重量が重くてツールの高速割り出しが難しい。カートリッジの直線移動で位置方向のツール割り出しを行うものもあるが、これもカートリッジ全体の直線移動が必要なため、高速割り出しが難しい。
【０００５】
この発明の目的は、カートリッジ交換が簡単に行えてカートリッジ交換により多数のツールが使用でき、かつカートリッジ内のツールの高速割り出しが行え、パンチ加工の高精度化も図り易いパンチプレスを提供することである。
この発明の他の目的は、大きな孔開け、切断、成形、曲げ等のパンチ加工を可能とすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明のパンチプレスは、それぞれ少なくとも一つのツールを保持する複数のカートリッジと、パンチフレームに支持されプレス位置に位置するカートリッジを保持するカートリッジ保持手段と、このカートリッジ保持手段に保持されたカートリッジの上方に位置し、上記カートリッジに保持されたツールをパンチ駆動するラムとを備える。上記複数のカートリッジのうちの少なくとも一つは複数のツールを保持する。上記カートリッジ保持手段は、上記カートリッジを着脱自在に保持するカートリッジクランプを有し、かつ保持したカートリッジをツールの割出のために上記ラムの昇降方向に平行な軸心であって上記プレス位置の中心回りに回転させるカートリッジ回転機構を有し、パンチ加工時はカートリッジを上下動不能に固定するものとする。
この構成によると、カートリッジ保持手段がカートリッジをカートリッジクランプにより保持し、この保持されたカートリッジをカートリッジ回転機構で回転させて使用ツールの割り出しを行う。この割り出されたツールをラムによりパンチ駆動し、パンチ加工を行う。このとき、カートリッジはカートリッジ保持手段に上下動不能に固定されており、上下動作を行わないので、精度良くパンチ加工を行うことができる。カートリッジ保持手段は、カートリッジを着脱自在に保持するカートリッジクランプを有するため、カートリッジの交換が容易に行える。種類の異なるツールを保持したカートリッジに交換することで、多数のツールが使用でき、多彩な加工が行える。また、カートリッジ回転機構を有し、カートリッジ内のツールをカートリッジの回転により割り出すため、カートリッジ内のツールの高速割出が可能である。なお、この明細書で言う「パンチ加工」は、パンチプレスを用いて行える加工のことであり、孔開け加工の他に、切断加工や、成形加工、曲げ加工等を含む。
【０００７】
上記カートリッジ保持手段は、中央に上記ラムの昇降する空間を有し、上記カートリッジの外周部を保持するものとする。例えば、外周部の周方向複数箇所を保持するものとする。また、上記カートリッジクランプはカートリッジの保持状態と保持解除状態とに切り換える駆動手段を有するものとする。
このようにカートリッジ保持手段が中央に上記ラムの昇降する空間を有するものであると、カートリッジ中央に大きいツールを配置でき、大きいパンチ加工が実現できる。
【０００８】
また、上記カートリッジ保持手段は、上下動不能にカートリッジを固定するときの固定高さ位置と、この固定高さ位置からダイハイトに対して離れる退避高さ位置との間で移動自在としても良い。
このようにカートリッジ保持手段がダイハイトに対して離れるように退避可能なものであると、パンチプレスに対するカートリッジ交換が簡単に行える。
また、上記複数のカートリッジを着脱自在に保持し任意のカートリッジを上記プレス位置で上記カートリッジ保持手段に対して交換するカートリッジ交換装置を設けても良い。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図面と共に説明する。図１に示すように、このパンチプレスは、ツール１，２をそれぞれ保持したカートリッジ３，４を、プレス位置Ｐでカートリッジ保持手段６，７に保持させてパンチ加工を行うものであり、カートリッジ交換装置８，９、ラム１０、および板材送り手段１１を有する。カートリッジ保持手段６，７は、プレス位置Ｐに位置するカートリッジ３，４を保持する手段であり、パンチフレーム５に支持されている。カートリッジ３，４は平面形状が略円形に形成されている。プレス位置Ｐは、ラム１０を配置した平面位置のことである。
【００１０】
ツール１，２には上型となるパンチツール１と、下型となるダイツール２とがあり、カートリッジ３，４は、パンチツール１を保持するパンチカートリッジ３と、ダイツール２を保持するダイカートリッジ４とに分けられている。パンチカートリッジ３に対して、各パンチツール１は、ばね部材により上昇復帰可能に支持されている。カートリッジ保持手段６，７は、これらパンチカートリッジ３を保持するパンチカートリッジ保持手段６と、ダイカートリッジ４を保持するダイカートリッジ保持手段７とがあり、互いに同心で上下に並んで設置されている。カートリッジ交換装置８，９も、互いに同心で上下に位置するパンチカートリッジ交換装置８およびダイカートリッジ交換装置９が設けられている。
【００１１】
ラム１０は、カートリッジ保持手段６，７に保持されたカートリッジ３，４の上方に位置し、パンチカートリッジ３に保持されたパンチツール１をパンチ駆動する。ラム１０は、ラム昇降ガイド１８によってプレス位置Ｐで昇降自在に支持されており、ラム昇降駆動装置１９により昇降駆動される。ラム昇降駆動装置１９は、例えばサーボモータ１９ａとその回転を直線運動に変換する運動変換機構１９ｂとからなるが、油圧シリンダ等であっても良い。板材送り手段１１は、テーブル１２上で被加工物である板材Ｗを前後左右に移動させる手段であり、板材Ｗの縁部をワークホルダ１３で把持してワークホルダ１３の移動により上記板材Ｗの前後左右の移動を行うものとされている。
【００１２】
カートリッジ交換装置８，９は、カートリッジ保持手段６，７に対してカートリッジ１，２を交換する装置であり、複数のカートリッジ３，４を着脱自在に保持する機能を備える。カートリッジ交換装置８，９は、旋回輪状の交換カートリッジ保持部材４１，４２が支持台５３，５４を介して水平旋回自在に支持された旋回式のものとされ、割出機構２０により任意のカートリッジ３，４がプレス位置Ｐに来るように旋回させられる。割出機構２０は、上下のカートリッジ交換装置８，９を、それぞれサーボモータ等の駆動源２０ａ，２０ａにより伝達機構２０ｂ，２０ｂを介して旋回駆動させるものであり、上下のカートリッジ交換装置８，９は例えば同期して駆動される。上下のカートリッジ交換装置８，９は、必ずしも同期させる必要はない。例えば下方のカートリッジ交換装置９のみを旋回させてもよい。また、上記のカートリッジ交換装置８，９を共に旋回駆動する場合においても、完全に同期させる必要はなく、多少の動作タイミングのずれや動作速度の違いがあっても良い。なお、割出機構２０は、例えば図１２のように、上下のカートリッジ交換装置８，９を共通の駆動源２０ａ′により伝達機構２０ｂ′を介して同期して旋回駆動可能としたものであっても良い。
【００１３】
図２に示すように、上下のカートリッジ保持手段６，７は、対応するカートリッジ３，４を着脱自在に保持するカートリッジクランプ１４，１５を有し、かつ保持したカートリッジ３，４をツール１，２の割出のためにラム１０の昇降方向に平行な軸心回りに回転させるカートリッジ回転機構１６，１７を有する。これらカートリッジ保持手段６，７は、パンチ加工時はカートリッジを上下動不能に固定するものである。これらカートリッジ保持手段６，７は、中央にラム１０の昇降する空間Ｓおよびスラグが通過する空間Ｓ′をそれぞれ有し、カートリッジ３，４の外周部を保持するものとされている。また、カートリッジ保持手段６，７は、上下動不能にカートリッジ３，４を固定するときの固定高さ位置（図２，図７に示す位置）と、この固定高さ位置からダイハイトＤＨに対して離れる退避高さ位置（図６に示す位置）との間で移動自在とされている。
【００１４】
図２の要部拡大図を図７に示す。上下のカートリッジ保持手段６，７は、具体的には、昇降筒２１，２２と、これら昇降筒２１，２２の内周に回転のみ自在に嵌合した回転筒２３，２４とを有し、回転筒２３，２４でカートリッジ３，４を保持する。昇降筒２１，２２は、プレスフレーム５に昇降ガイド２５，２６を介して昇降自在に支持されている。昇降ガイド２５，２６は、昇降筒２１，２２に設けられたガイド突条２５ａ，２６ａと、プレスフレーム５に設置された直動軸受等のガイド部材２５ｂ，２６ｂとでなる。昇降ガイド２５，２６は、昇降筒２１，２２の円周方向複数箇所、例えば４か所に設けられている（図１０参照）。図７において、昇降筒２１，２２の昇降は、カートリッジ保持手段６，７の上記退避のために行われものであり、それぞれ保持手段昇降装置３１，３２により昇降駆動される。パンチカートリッジ保持手段６側の保持手段昇降装置３１は、パンチフレーム５に設置された流体圧シリンダ、またはモータとボールねじ等の回転・直動変換機構とで構成される。ダイカートリッジ保持手段７側の保持手段昇降装置３２は、カム３２ａと、このカム３２ａを進退させる駆動部３２ｂと、昇降筒２２に設けられてカム３２ａのカム面に係合する被案内部材３２ｃとで構成される。駆動部３２ｂは、流体圧シリンダ、またはモータとボールねじ等の回転・直動変換機構とで構成される。カム３２ａは溝カム等からなり、被案内部材３２ｃはローラ等からなる。ダイ側の保持手段昇降装置３２は、図９のように昇降筒２２の外周部にそれぞれ対応して２か所に設けられている。図７において、パンチカートリッジ保持手段６の昇降筒２１に対しては、昇降筒２１が固定位置まで下降するとその下降を止めると共に芯出しを行う位置決めガイド３４がパンチフレーム５に設けられている。位置決めガイド３４は、昇降筒２１の外周面のテーパ面部に嵌合するテーパ面を有する部材である。
【００１５】
回転筒２３，２４と昇降筒２１，２２との間には互いに回転自在に支持する軸受２７，２８が介在させてある。また、回転筒２３，２４と昇降筒２１，２２との間には、互いの回転を阻止する回転固定手段２９，３０が設けてある。回転固定手段２９，３０は、内周壁部が膨らみ可能な油室からなり、この油室に外部の油圧供給装置（図示せず）から油圧を掛けることで回転固定状態となり、油圧を解除すると回転非阻止状態となる。
【００１６】
カートリッジ回転機構１６，１７は、回転筒２３，２４を回転させる機構であり、モータ等の回転駆動源１６ａ，１７ａと、回転筒２３，２４に設けられたギヤ部１６ｂ，１７ｂに噛み合って回転駆動源１６ａ，１７ａの回転を伝えるギヤ１６ｃ，１７ｃとでなる。
【００１７】
ラム１０は、ラム本体１０ａの下端に回転ラム部材１０ｂが回転のみ自在に取付けられており、回転ラム部材１０ｂの下面に突出したストライカ３５を介してパンチツール１を押し付けるものとされている。ストライカ３５は、回転ラム部材１０ｂに対してガイドを介して半径方向に移動自在に支持され、シリンダ装置等のストライカ進退駆動源３６により進退させられる。このストライカ３５の半径方向位置の変更により、パンチカートリッジ３の任意の半径方向位置にあるパンチツール１を選択的に押し付け可能とされている。
回転ラム部材１０ｂとカートリッジ保持手段６の回転筒２３の間には、昇降筒２１の下降状態で噛み合って回転筒２３の回転を回転ラム部材１０ｂに伝達する連動機構３７が設けられている。この連動機構３７は、回転筒２３の内周および回転ラム部材１０ｂの外周にそれぞれ設けられた内向きおよび外向きの噛み合い歯３７ａ，３７ｂからなる。噛み合い歯３７ａ，３７ｂは、ラム１０が上昇端にあるときは図７の左上に拡大して示すように互いに上下に離れ、ラム１０が若干下降してまだツール１にストライカ３５が接触しない高さ位置にあるときに、互いに噛み合うように設けられる。ラム１０が上昇端にあるときの両噛み合い歯３７ａ，３７ｂの上下離れ距離αは、このときのストライカ３５とツール１との上下離れ距離Ｌよりも短い範囲で適宜設定される。回転ラム部材１０ｂとラム昇降ガイド１８の下端の間には回り止め手段３８が設けてあり、回転ラム部材１０ｂは連動機構３７により回転させるとき以外の自由な回転が回り止め手段３８によって阻止される。回り止め手段３８は、例えばラム昇降ガイド１８にばね部材によって付勢された摩擦リングからなる。
【００１８】
カートリッジ３，４とカートリッジ保持手段６，７との間には、互いの回転方向の位置を規制するカップリング３９，４０が設けられている。カップリング３９，４０は、カービックカップリング等の噛み合い式のものである。これらカップリング３９，４０は、カートリッジ３，４のカートリッジ保持手段６，７に対する対向面の外周部に設けられたカップリング部材３９ａ，４０ａと、カートリッジ保持手段６，７に設けられたカップリング部材３９ｂ，４０ｂとでなる。カップリング部材３９ｂ，４０ｂは、回転筒２３，２４の先端に設けられている。
【００１９】
上記カートリッジクランプ１４，１５は、カートリッジ３，４に設けられた被係合部１４ａ，１５ａ（図９（Ｂ）参照）と、カートリッジ保持手段６，７に設けられて被係合部１４ａ，１５ａに係合するフック１４ｂ，１５ｂと、フック駆動手段１４ｃ，１５ｃ（図７）とでなる。フック駆動手段１４ｃ，１５ｃは、請求項１で言う、カートリッジクランプをカートリッジの保持状態と保持解除状態とに切り換える駆動手段である。被係合部１４ａ，１５ａは、例えば係合用頭部付きのボルト等からなる。被係合部１４ａ，１５ａは、カートリッジ３，４の円周方向の複数箇所、例えば３か所に設けられる。被係合部１４ａ，１５ａは、上記カップリング部材３９ａ，４０ａに設けられた切欠凹部５５，５６内に設けられている（図３）。図７において、フック１４ｂ，１５ｂは回転筒２３，２４に揺動自在に支持されている。
上下のフック駆動手段１４ｃ，１５ｃの構成は、上下対称となる他は同じ構成であり、その構成要素は一部の図示を省略した。明細書中において、フック駆動手段１４ｃ，１５ｃの構成要素の参照符号は、図面に図示された部分のみについてのみ付した。フック駆動手段１４ｃ，１５ｃは、回転筒２３，２４を軸方向に貫通して進退動作によってフック１４ｂ，１５ｂを揺動させるロッド１４ｃａ，１５ｃａと、このロッド１４ｃａ，１５ｃａをフック１４ｂ，１５ｂの係合方向に付勢する係合付勢ばね１５ｃｂと、複数箇所のロッド１４ｃａ，１５ｃａを同時に押しつけ可能なロッド押し付けリング１４ｃｃと、このロッド押し付けリング１４ｃｃを押し付ける回動レバー１４ｃｄと、この回動レバー１４ｃｄを動作させるシリンダ装置またはソレノイド等の係合解除駆動源１４ｃｅとでなる。
【００２０】
図１において、カートリッジ交換装置８，９は、図５にパンチ側のカートリッジ交換装置８を示すように、旋回する交換カートリッジ保持部材４１，４２の円周方向複数箇所に、カートリッジ３，４を着脱自在に保持するカートリッジ保持部４３を設けたものである。なお、上下のカートリッジ交換装置８，９の構成要素の細部には、特に区別の必要な部分を除いて互いに同じ符号を付した。カートリッジ保持部４３は、同一円周上に並んでおり、したがってその中心位置の旋回軌道Ａ（図１１）は無端の軌道となる。この無端の旋回軌道Ａは、プレス位置Ｐの中心Ｐａを通る。図５において、各カートリッジ保持部４３は、カートリッジ３，４の外周面が嵌合する半円状の嵌合用切欠状部４５と、この嵌合用切欠状部４５内に突出してカートリッジ３，４を載せる支持突部６１と、嵌合用切欠状部４５に嵌合したカートリッジ３，４が水平方向における旋回中心から外周に向かう方向に抜け出すことを係脱可能に阻止する抜け止め具４６とでなる。支持突部６１は、嵌合用切欠状部４５の内側面に沿って円弧状に延びている。また、支持突部６１は、図７，図８のように、嵌合用切欠状部４５の内側面における高さ方向の中段部分に設けられている。
上下の交換カートリッジ保持部材４１，４２の嵌合用切欠状部４５内に設けられた支持突部６１は、それぞれ上下のカートリッジ３，４の外周に設けられた係合凹部６２，６３の下向き面に係合することでカートリッジ３，４を載せる。係合凹部６２，６３は、カートリッジ３，４の全周に延びる溝状とされている。パンチ側のカートリッジ３は、下面の外周部が凹む段付きの下面形状とされており、その下向きの段面の外周縁に上記係合凹部６２が形成されている。ダイ側のカートリッジ４の係合凹部６３は、交換カートリッジ保持部材４１，４２の支持突部６１の上下厚さよりも上下幅が広い溝状とされ、その遊び高さ分だけカートリッジ４の交換カートリッジ保持部材４２に対する上下移動が許される。
【００２１】
図５のように、抜け止め具４６は、嵌合用切欠状部４５の両側部にそれぞれ支点４７ａ回りに回動自在に設けられた一対の係止レバー４７と、ガイド部材４８を介して進退自在に設置された進退ロッド４９と、この進退ロッド４９を介して係止レバー４７を係止側、つまりカートリッジ３，４に向かって突出する側に付勢するばね部材５０とで構成される。係止レバー４７は、カートリッジ３，４の外周面の一部に設けられた係止凹部６４，６５（図３（Ａ））に進入してカートリッジ３，４が嵌合用切欠状部４５（図５）からその開口側となる水平方向へ抜け出すことを阻止するものである。
【００２２】
抜け止め具４６における進退ロッド４９は、その進退動作で係止レバー４７を正逆回動させるように係止レバー４７と連結されている。具体的には、進退ロッド４９の一端４９ａがラック部に形成され、係止レバー４７の基端に設けられた部分ピニオン部に上記ラック部が噛み合っている。進退ロッド４９の他端４９ｂを一端４９ａ側へ押すと、係止レバー４７による係止解除が可能である。上記一対の係止レバー４７は、片方のものが隣合うカートリッジ保持部４３の係止レバー４７と共通の取付板５１上に設置されている。抜け止め具４６は、上記のようにばね部材５０により突出側に付勢されており、抜け止め解除手段５２により上記ばね部材５０に抗して動作させることにより、抜け止め解除が可能である。この抜け止め解除手段５２により、ばね部材５０に抗する動作は、例えば進退ロッド４９の他端４９ｂを一端４９ａ側へ押す動作とされる。抜け止め解除手段５２は、専用の駆動源（図示せず）を有するものとしても、またカートリッジ保持手段６，７の昇降動作に連動させる連動機構（図示せず）としても良い。
【００２３】
各カートリッジ交換装置８，９のカートリッジ保持部４３は、上記カートリッジ保持手段６，７にカートリッジ３，４を渡せる位置に停止した状態で、カートリッジ保持手段６，７にカートリッジ３，４を渡した後、停止した状態を維持してカートリッジ保持手段６，７からカートリッジ３，４を受取り可能に待機する。すなわち、各カートリッジ交換装置８，９は、カートリッジ保持手段６，７に対応する位置のカートリッジ保持部４３が、カートリッジ保持手段６，７によるカートリッジ３，４の保持の後に、カートリッジ保持手段６，７からカートリッジ３，４を受取り可能に待機する。この実施形態では、抜け止め具４６が、その一対の係止レバー４７がカートリッジ３，４の係止凹部６４，６５（図３（Ａ））から外れるように後退した抜け止め解除状態となって待機する。この動作タイミングは、抜け止め解除手段５２の上記駆動源を制御する電気的制御手段で得るようにしても、また上記連動機構によりカートリッジ保持手段６，７の昇降動作に連動させるようにしても良い。
【００２４】
上記構成の動作を説明する。図５（Ａ）にパンチ側のカートリッジ交換装置８を示すように、上下のカートリッジ交換装置８，９の円周方向複数箇所に設けられた各カートリッジ保持部４３には、種々のツール１，２を保持したカートリッジ３，４が保持され、抜け止め具４６で抜け止めされている。希望のカートリッジ３，４を使用するには、交換カートリッジ保持部材４１，４２を旋回させてそのカートリッジ保持部４３をプレス位置Ｐに位置させる。
このとき、図６に示すように、パンチカートリッジ保持手段６は上方に、ダイカートリッジ保持手段７は下方に退避していて、カートリッジ３，４がプレス位置Ｐに旋回移動することの妨げとなることが防止される。また、このとき、カートリッジクランプ１４，１５は、係合解除駆動源１４ｃｅによりレバー１４ｃｄを押し上げてフック１４ｂ，１５ｂをアンクランプ位置に保持しておく。
【００２５】
希望のカートリッジ３，４を保持したカートリッジ保持部４３がプレス位置Ｐに来ると、パンチカートリッジ保持手段６の下降、およびダイカートリッジ保持手段７の上昇を行わせる。すなわち、保持手段昇降装置３１，３２によりカートリッジ保持手段６，７の昇降筒２１，２２をそれぞれ下降および上昇させる。昇降筒２１，２２と共に、回転筒２３の下降および回転筒２４の上昇が行われ、これら回転筒２３，２４は先端でカートリッジ３，４に接し、カップリング３９，４０の噛み合いが行われる。
このカップリング噛み合い状態で、カートリッジクランプ１４，１５の係合解除駆動源１４ｃｅによるレバー１４ｃｄの押し付けを解除する。これにより、ばね部材１５ｃｂによる復元力でフック１４ｂ，１５ｂが被係合部１４ａ，１５ａに係合し、カートリッジ３，４が回転筒２３，２４にカートリッジクランプ１４，１５によってクランプされ、カートリッジ３，４は回転筒２３，２４に対して円周方向に精度良く位置決めされる（図７）。
このクランプが完了すると、カートリッジ交換装置８，９の抜け止め具４６を抜け止め解除状態としてそのまま待機させる。すなわち、プレス位置Ｐにおいて、抜け止め具４６の両側の係止レバー４７が開き状態となる。
【００２６】
このようにカートリッジ３，４の割り出しが完了した後、カートリッジ３，４における希望のツール１，２を割出し、パンチ加工を行う。このツール割出動作を説明する。
基本として、ストライカ３５は、パンチプレスの正面位置（図１１にストライカ３５を図示した位置）が原点位置であり、通常はここにある。図７において、ラム１０が上昇端（上死点）にあるときに、回転筒２３を回すと、カートリッジ３が回り、この回転により希望のツール１をストライカ３５でパンチできる位置（すなわち正面位置）に割出す。このときは図７の左上の拡大図に示すように、連動機構３７の回転筒２３の内周および回転ラム部材１０ｂの外周にそれぞれ設けられた噛み合い歯３７ａ，３７ｂが互いに外れ状態にあるため、回転ラム部材１０ｂは回転せず、したがってストライカ３５が正面位置を維持し、回転筒２３およびカートリッジ３のみが回る。下側の回転筒２４は上側の回転筒２４と同期して回転させ、ダイ側のツール２も正面位置とする。なお、この同期回転は必ずしも行わなくても良く、加工によって、同期させる場合と、上側の回転筒２３のみ、または下側の回転筒２４のみを回転させる場合とがあるようにしても良い。ツール１の配置トラックの違い、つまりカートリッジ３，４の半径方向におけるツール１，２の位置の違いに対しては、ストライカ３５の位置をストライカ進退駆動源３６で変えることにより対処する。
【００２７】
ツール１の角度を変えるときは、ラム１０を少し下げる。これにより、連動機構３７の噛み合い歯３７ａ，３７ｂが互いに噛み合い、回転筒２３と一緒に回転ラム部材１０ｂが回転可能になる。この状態で、回転筒２３，２４を回転させ、カートリッジ３，４のパンチしようとするツール１，２を希望の角度に位置させる。ストライカ３５は回転ラム部材１０ｂの回転によりツール１，２と一緒に旋回移動し、ツール１をパンチ可能となる。希望の角度に位置させた後、回転固定手段２９，３０によって回転筒２３，２４を固定筒２１，２２に固定し、カートリッジ３，４が回転しないようにする。このようにして、ツール１，２を任意の角度とし、長方形や三角形等の非円形の刃先形状のツール１，２を任意の角度に向けてパンチ加工することができる。
希望のツール１，２による加工の完了後は、連動機構３７の噛み合い状態で、回転筒２３，２４の回転により、一旦ツール１，２とストライカ３５を正面位置に戻し、ラム１０を上昇端に待機させる。この状態で、カートリッジ３，４の別の希望ツール１，２を前記と同様にしてストライカ３５に対して割出し、そのツール１，２によるパンチ加工を行う。
このようにして、カートリッジ３，４の任意のツール１，２を用い、そのツール１，２を任意の角度としてパンチ加工を行う。
【００２８】
この構成のパンチプレスによると、パンチ加工を行うときに、カートリッジ３，４がカートリッジ保持手段６，７に上下動不能に固定されており、上下動作を行わないので、精度良くパンチ加工を行うことができる。カートリッジ保持手段６，７は、カートリッジ３，４を着脱自在に保持するカートリッジクランプ１４，１５を有するため、カートリッジ１，２の交換が容易に行える。種類の異なるツール１，２を保持したカートリッジに交換することで、多彩な加工が行える。また、カートリッジ回転機構１６，１７を有し、カートリッジ３，４内のツール１，２をカートリッジ３，４の回転により割り出すため、カートリッジ３，４内のツール１，２の高速割出が可能である。また、パンチプレスの全体でパンチ側およびダイ側にそれぞれ一つのカートリッジ回転機構１６，１７により、全てのカートリッジを回転割り出しすることができる。
【００２９】
カートリッジ保持手段６，７は、中央にラム１０の昇降する空間Ｓを有するものとしたため、カートリッジ中央に、例えば図４（Ｂ）に示すような大きいツール１，２を配置でき、大きいパンチ加工が実現できる。
また、カートリッジ保持手段６，７は、それぞれ図６のように上方および下方へ退避する構成としたため、カートリッジ３，４の交換時にカートリッジ３，４のツール１，２等が干渉せず、カートリッジ３，４の交換が簡単に行える。
【００３０】
また、このパンチプレスは、カートリッジ交換装置８，９を設けたため、カートリッジ交換交換が容易に行える。カートリッジ交換装置８，９は、プレス位置を通過する旋回軌道で各カートリッジ保持部４３を移動させるため、旋回動作で任意のカートリッジ３，４をプレス位置Ｐに位置させることができ、迅速なカートリッジ交換が行える。また、プレス位置Ｐにカートリッジ保持手段６，７を設けることで、カートリッジ交換装置８，９からカートリッジ３，４をカートリッジ保持手段へ渡してしまい、カートリッジ交換装置８，９は抜け止め具４６を抜け止め解除状態として待機するものとしたため、カートリッジ保持手段６，７によりカートリッジ３，４を精度良く保持することができる。したがってカートリッジ交換装置８，９に多数設けられる各カートリッジ保持部４３は、高精度な保持を必要とせず、装置全体が簡素なものとできる。上記抜け止め具４６は一対の係止レバー４７を開いた抜け止め解除状態で待機するため、カートリッジ保持手段６，７が回転動作を行うときに、係止レバー４７が障害にならない。また、次のカートリッジ交換時に、待機状態の抜け止め具４６を即座に抜け止め状態とすることができ、これによってもカートリッジ交換の時間が短縮される。
【００３１】
カートリッジ交換装置８，９の各カートリッジ保持部４３は、上下のカートリッジ保持手段６，７に対してカートリッジ３，４を上下に受渡しするものであるため、カートリッジ保持手段６，７に対する受渡しが迅速に行える。また、カートリッジ保持部４３は、水平方向にもカートリッジ３，４の出し入れが可能なものであるため、カートリッジ保持部４３に保持させるカートリッジ３，４を、プレス位置Ｐと異なる箇所で手作業等で取り替えるときに、水平方向にカートリッジ３，４を出し入れできるために、作業が行い易い。
【００３２】
なお、上記実施形態では、カートリッジ交換装置８，９の各カートリッジ保持部４３が嵌合用切欠状部４５と抜け止め具４６とで構成されるものとしたが、カートリッジ保持部４３は、例えば、両側方からカートリッジ３，４を挟んで保持する一対の互いに開閉可能なクランプアーム（図示せず）で構成されるものとしても良い。
また、上記実施形態では、カートリッジ交換装置８，９は交換カートリッジ保持部材４１，４２を有する旋回式のものとしたが、カートリッジ交換装置８，９は、複数のカートリッジ保持部４３を所定の軌道上で移動可能に有するものであれば良い。例えば、カートリッジ保持部４３が無端の軌道上で移動可能に並んだものであっても良く、その無端の軌道がトラック形等であっも良い。その場合、例えば各カートリッジ保持部４３はチェーン状に連結されたものとする。また、上記所定の軌道は直線であっても良い。
【００３３】
【発明の効果】
この発明のパンチプレスは、それぞれ少なくとも一つのツールを保持する複数のカートリッジと、パンチフレームに支持されプレス位置に位置するカートリッジを保持するカートリッジ保持手段と、このカートリッジ保持手段に保持されたカートリッジの上方に位置し、上記カートリッジに保持されたツールをパンチ駆動するラムとを備え、上記複数のカートリッジのうちの少なくとも一つは複数のツールを保持し、上記カートリッジ保持手段は、上記カートリッジを着脱自在に保持するカートリッジクランプを有し、かつ保持したカートリッジをツールの割出のために上記ラムの昇降方向に平行な軸心であって上記プレス位置の中心回りに回転させるカートリッジ回転機構を有し、パンチ加工時はカートリッジを上下動不能に固定するものとしたため、カートリッジ交換が簡単に行えてカートリッジ交換により多数のツールが使用でき、かつカートリッジ内のツールの高速割り出しが行え、パンチ加工の高精度化も図り易いという効果が得られる。
上記カートリッジ保持手段は、中央に上記ラムの昇降する空間を有し、上記カートリッジの外周部を保持するものとしたため、大きなパンチ加工が可能になる。
上記カートリッジ保持手段を、上下動不能にカートリッジを固定するときの固定高さ位置と、この固定高さ位置からダイハイトに対して離れる退避高さ位置との間で移動自在とした場合は、パンチ位置へのカートリッジ交換がより一層簡単に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかるパンチプレスの破断側面図である。
【図２】同パンチプレスの拡大破断正面図である。
【図３】そのカートリッジの一例の斜視図である。
【図４】カートリッジの各変形例の斜視図である。
【図５】（Ａ）はカートリッジ交換装置のカートリッジ装着状態の平面図、（Ｂ）は同カートリッジ省略状態の平面図、（Ｃ）はそのクランプ具の拡大平面図である。
【図６】同パンチプレスのカートリッジ未クランプ状態を示す要部の拡大破断正面図である。
【図７】同部分のカートリッジクランプ状態を示す拡大破断正面図である。
【図８】パンチカートリッジ保持手段とカートリッジ交換装置の関係を示す拡大破断側面図である。
【図９】（Ａ）はダイカートリッジ保持手段の拡大破断側面図、（Ｂ）はそのカートリッジクランプの要部の側面図である。
【図１０】カートリッジ保持手段とカートリッジ交換装置の配置関係を示す概略平面図である。
【図１１】同カートリッジ保持手段とカートリッジ交換装置の旋回軌道の関係を示す拡大平面図である。
【図１２】この発明の他の実施形態にかかるパンチプレスの破断側面図である。
【符号の説明】
１，２…ツール
３，４…カートリッジ
５…パンチフレーム
６，７…カートリッジ保持手段
８，９…カートリッジ交換装置
１０…ラム
１０ｂ…回転ラム部材
１４，１５…カートリッジクランプ
１４ａ，１５ａ…被係合部
１４ｂ，１５ｂ…フック
１６，１７…カートリッジ回転機構
２０…割出機構
２１，２２…昇降筒
２３，２４…回転筒
２５，２６…昇降ガイド
３１，３２…保持手段昇降装置
３５…ストライカ
３７…連動機構
３９，４０…カップリング
４１，４２…交換カートリッジ保持部材
４３…カートリッジ保持部
４６…抜け止め具
４７…係止レバー
５５，５６…切欠凹部
Ａ…旋回軌道（所定の軌道）
ＤＨ…ダイハイト
Ｐ…プレス位置
Ｓ…空間
Ｗ…板材
Claims (3)
- それぞれ少なくとも一つのツールを保持する複数のカートリッジと、パンチフレームに支持されプレス位置に位置するカートリッジを保持するカートリッジ保持手段と、このカートリッジ保持手段に保持されたカートリッジの上方に位置し、上記カートリッジに保持されたツールをパンチ駆動するラムとを備え、上記複数のカートリッジのうちの少なくとも一つは複数のツールを保持し、上記カートリッジ保持手段は、上記カートリッジを着脱自在に保持するカートリッジクランプを有し、かつ保持したカートリッジをツールの割出のために上記ラムの昇降方向に平行な軸心であって上記プレス位置の中心回りに回転させるカートリッジ回転機構を有し、パンチ加工時はカートリッジを上下動不能に固定するものとし、上記カートリッジ保持手段は、さらに中央に上記ラムの昇降する空間を有し、上記カートリッジの外周部を保持するものとし、上記カートリッジクランプはカートリッジの保持状態と保持解除状態とに切り換える駆動手段を有するパンチプレス。
- 上記カートリッジ保持手段は、上下動不能にカートリッジを固定するときの固定高さ位置と、この固定高さ位置からダイハイトに対して離れる退避高さ位置との間で移動自在とした請求項１記載のパンチプレス。
- 上記複数のカートリッジを着脱自在に保持し任意のカートリッジを上記プレス位置で上記カートリッジ保持手段に対して交換するカートリッジ交換装置を設けた請求項１または請求項２記載のパンチプレス。
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