JP4764965B2 - 工具ホルダ組立体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス等の機械工具のための工具ホルダ組立体に関する。この工具ホルダは、プレスラム、プランジャー又はスタンパー等の複数の工具を備え、それにより、工具ホルダは、工具及びダイが共に被加工物を整形するように、部品のホルダ又はダイにおいて保持されている被加工物に向かって加工動作において移動可能である。本発明は、ある程度運転した後に、型押し工具の磨耗が、通常、同じ操作を遂行する同じ工具との交換を必要とするこの種の生産機械工具に特に向けられている。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、ねじ又はボルトなどの大量生産のための機械工具の場合において特に、生産性は、製造手順における最も弱いリンクによって決定される。例えば、ねじの製造において、この弱いリンクは、比較的に制限された運転後に交換されなければならないスタンパー、プランジャー又はプレスのラムであった。プレスの運転は、特定の製品及び製品がつくられる材料に依存し、３万〜２５万個になることがある。
【０００３】
一分当たりに８００個の製造能力がある高い能力のプレスにおいて、二時間毎にラム又はプランジャー工具を交換しなければならないということは異常である。交換工程は、比較的に時間を消費し、装置が損失的な停止を被るということが必要とされ、それにより、生産性を制限する。
【０００４】
生産性の低下を減じ、わずかな労働力の提供で工具の交換を可能とするために、自動工具交換システムを付与することが提案させてきた。このため、多数の同一の工具、例えば型押し工具(stamping tool) がマガジンに貯蔵され、マガジンから工具ホルダへ供給される。工具ホルダから型押し工具を取外し、型押し工具を工具ホルダ内へ挿入し、磨耗した工具を工具ホルダから取外し、磨耗した工具をマガジン内に配置し、マガジン内の工具を交換位置へ前進させるための機構が付与されている。この工具は、機械加工又は再仕上げするためにマガジンから取り外されることができる。
【０００５】
工具ホルダは、工具の変更のために特定の位置で拘束されなければならず、特に工具が規定の形状でない時、マガジン内の工具が互いに接触して詰まり、工具の引っ込み又は磨耗した工具のマガジン内への再挿入が遅れる危険が常にある。結果として、自動工具交換機構又は交換型押し工具を貯蔵するマガジンの有効性にかかわらず、工具の拘束(chain) における遅れの危険及び生産性の低下の危険性が常にある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえ、本発明の主な目的は、工具マガジンのための別の工具交換システムを付与し、それにより、以前のアプローチの欠点が避けられ、このアプローチに付随する生産性の低下がなくされることができることである。
【０００７】
本発明の別の目的は、機械加工工具、特に生産プレスのための改良工具交換システムを付与し、それにより、マガジン内の欠陥の工具又は工具の詰まり等によってもたらされる生産性の低下が避けられることができる。
【０００８】
本発明のさらなる別の目的は、必要とされる手動の労力の量と、工具交換時にプレスが被る非稼働時間とを最小化することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
これらの及び他の目的は、使用中における工具の磨耗時に互いに取り替えられることができる複数の同一の工具を強固に工具ホルダに取り付け、操作位置又は加工位置に工具ホルダと共に工具を移動させることによって、本発明によって実現される。とりわけ、機械加工工具のための工具ホルダ組立体は、
加工動作中に被加工物ホルダに向かって及び被加工物ホルダから離れて移動することができる支持部材と、
工具ホルダであって、特定の機械加工操作を遂行するために工具ホルダ上で固定される複数の工具を有しかつ、工具の磨耗時に操作を遂行するために被加工物の整形位置で交互に位置決め可能であり、工具ホルダは、工具交換動作において支持部材上で移動可能である工具ホルダと、
被加工物の整形位置で工具の一つを別の工具に交換するために、工具交換動作とともに、工具ホルダを移行させるために工具ホルダと機能的に接続されている位置決め手段とを具備する。
【００１０】
機械加工工具が生産プレスである時に、このシステムは特に望ましい。工具は、例えば、ねじの頭等を型押しする又は整形するための、プレスの型押し工具であり、被加工物ホルダは、型押しダイと関連して被加工物を整形するプレスなどのアンビルである。
【００１１】
工具ホルダ内で工具を固定的に締結することによって、マガジン等内での詰まりが避けられることができるように、工具ホルダに関して個々の工具を移動させることは不要である。工具ホルダ上に取り付けられることができる工具の数は、実際には制限されず、各工具が一部分の工具の運転をすることができるように選択されることができ、工具は通常プレスが開放及び閉鎖するのにかかる時間互いに交換されることができるので、著しい停止時間なく工具が互いに交換されるように、工具全体が生産全体の運転をすることができる。人の利用が最小化され、製造ラインが別の操作のために停止させられる時のみ停止時間が必要となる。
【００１２】
工具ホルダは、工具ホルダが一単位（ユニット）として、すなわち、工具ホルダ上に取り付けられた工具の全てを有して、加工動作のために部品ホルダ又は固定されたダイ部材に向かって移動させられるように構成されている。しかしながら、この加工動作において、工具ホルダ上の工具の一つだけが、被加工物と整列させられ、こうして、整形操作において関係することができる。本発明はここに生産プレスと主に関連して記載されている一方で、このようなプレスに特に重要であるが、他の生産機械加工工具にも適用可能であるということが理解される。
【００１３】
使用中の被加工物が、被加工物が廃棄物と考えられる可能性があるほど十分に磨耗させられる時に、新しい工具が加工位置へ移行させられ、この工具が廃棄物を製造し始めてさらなる工具の変更がなされるまで、この新しい工具で製造が続けられる。
【００１４】
工具ホルダの移動が工具を加工位置へもたらすために、工具ホルダがレール上で摺動可能であるように工具ホルダを取り付けることは有利である。工具ホルダを摺動可能に支持するレールシステムの使用は、工具ホルダ全体が、レールから取り外され、対応する組の工具を以前に備えた第一の工具ホルダと同じである別のホルダによって交換されることを可能とし、それにより、交換された工具ホルダ上の磨耗工具は、取り外されることができるか又は、有効性を回復するために機械加工される。
【００１５】
取り外された工具ホルダ上の個々の工具の交換後、この工具ホルダは、使用中の工具ホルダとレール上で再び取り替えられることができる。例えば、工具中の第一工具が被加工物と整列しかつ型押し操作のために所定位置にあるように、工具ホルダをレール上で位置決めするために、係止部が工具ホルダのためにレール上に付与されることができる。
【００１６】
工具ホルダ上のラックと係合する歯を有するピニオンを有する工具ホルダのための位置決め手段を付与することが有利であるということが見出されている。ピニオン自身は、種々の方法で駆動させられることができる。有利なことに、ピニオンは、工具ホルダ上に取り付けられた工具間の距離Ｄだけ、工具ホルダの直線的移動に対応する所定の角度方向の移動によって、前進させられる。それゆえ、この移動は、整形位置から磨耗工具を取外し、磨耗工具と真新しい工具を交換するのに十分であり、工具ホルダに沿った直線的な配置における工具のピッチに対応する。この別個の移動は、レバーを角度方向に移動させることができる空気シリンダによって作用させられることができる。ピニオンの角度方向の移動及び工具ホルダの直線方向の移動は、シリンダのピストンロッドの最大の行程に対応することができる。
【００１７】
ピニオンの回転なしにピストンロッドの開始位置への戻りを可能とするために、ピニオンは、一方向クラッチによってピニオンの軸上に取り付けられることができる。ピニオンの回転は、ピストンロッドの両方向の移動にかかわらず、一方向である。
【００１８】
さらに、工具ホルダ上の工具間の間隔を一定にすることが有利であるということが見出されている。この場合において、ピストンロッドは、係止部を有することができる。この係止部は、ピストンロッドの行程を制限し、この完全な行程が、工具の間隔の一増分だけ工具を移動させることが要求されているピニオンの角度方向の変位に対応することができる。それに応じて、歯数比及びレバー比が選択される。
【００１９】
プレスの加工行程において移動されなければならない質量を減少させるために、空気シリンダ及びピニオンが機械フレームに固定されることができ、工具ホルダ上に取り付けられた個々の工具を有する、工具ホルダ及び工具ホルダのレールだけがプレス操作において移動させられる必要がある。この場合において、ピニオン及び／又はラックの歯は、プレスの加工動作中においてピニオン及びラックの歯が互いに沿って摺動するように延ばされることができる。
【００２０】
歯がプレスの完全な加工行程について係合されているままであるように、ピニオンは機械加工の加工行程と等しい量だけラックの幅よりも大きな幅を有しなければならない。
【００２１】
加工工具及び整形される被加工物の整列が、製品の質に関して非常に重要であるので、記載されてきた位置決め手段は、加工工具及び被加工物を粗く位置決めする粗い移動のために使用され、正確な位置決め及び拘束機構が付与されている。正確な位置決め及び拘束機構は、工具ホルダ上に取り付けられる組の工具内の工具の数と等しい工具ホルダ内に形成される多数の穴と、選択された穴内に割り出し可能であるピンとを有する。
【００２２】
本発明によれば、ピン及び穴は、工具ホルダがピン上で自己整列するように、係合する円錐形状部分を有する。工具又は穴間の距離は、工具間の以前に記載された間隔Ｄに等しくすることができる。
【００２３】
有利的には、ピンは、選択された穴内でばねが負荷され、ばね荷重が、プレス操作中において工具ホルダの割り出しを維持する。
【００２４】
工具の変更を可能とするようにピンを引くために、空気シリンダは、ピンへレバー機構によって接続されることができ、ばね荷重力を操作する。この空気シリンダは、新しい工具の前進のために所定位置へ引かれかつ新しい工具が被加工物の整形位置内にある時にピンが自動的に新しい穴又は孔に移るように、ピニオンを進ませるために空気シリンダと関連して操作することができる。
【００２５】
別の構成において、軸回りに回転又は枢動可能であるように工具ホルダは取り付けられることができる。被加工物の整形位置に新しい工具を位置決めしてそこから以前の工具を移動させるために、工具ホルダは、回転させられ、ピンによって所定位置で固定される。この場合において、連続的な工具の位置決めのための工具の移動は、一定の角度方向増分である。この回転は、同様なピニオン及びシリンダ装置又はいくつかの他の機構を使用することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以上の及び他の目的、特徴及び利点は、添付図面を説明することにより、以下の説明からより容易に明らかになる。図１及び２において示されている実施形態は、全体として１００で示されているプレスを具備する。機械フレーム１０上のプレス１００の移動可能な部分は、特にねじ等の部品の大規模運転の生産のために使用される工具ホルダ１を具備する。示されている実施形態において、ねじの頭には、型押し工具とアンビル又は支持ダイとの間で十字スロットが付与されており、それゆえ、製品はプラスねじのフィリップス頭のねじである。工具ホルダは、１で示されている。ダイは３で示されている。ダイの中の被加工物は４で示されている。
【００２７】
本発明によれば、工具ホルダ１上において、多数の型押し工具２が取り付けられている。工具２は、工具ホルダ１へ強固に移動不可能に接続されている。図１は、本発明の工具ホルダ１に加え、例えば、被加工物上に他の形状を形成するための一つのプレスラム１’を担持する従来の工具ホルダ１’を示す。所定のプレスにおける二つ以上の工具ホルダの使用は、共通のダイに対して二つ以上の段階で整形される被加工物の形成において有利である。
【００２８】
こうして、ねじの製造において、ねじに頭形状を付与するために、圧印工具(coining tool)２’を有する圧印ヘッド１’が、付与されることができ、工具ホルダ１上に取り付けられる工具の一つによって、十字スロットが形成されることができる。ダイ３は、複数の異なる製造工程がダイ内に保持される部品上で実施されることができるように回転ダイとすることができる。ダイの構造は詳細には示されていない。回転行路におけるダイの第一位置において、被加工物は前もって形成されることができ、ダイのさらなる回転において、頭部はダイ上で圧印されることができる。第三位置において、十字スロットは、ねじ及びねじに付与される最終仕上げ形状部分において整形されることができ、ダイの回転において第四位置において、被加工物が取り出されることができる。
【００２９】
記載されている操作において、工具２の各々の磨耗は、工具２’の磨耗よりも著しく大きく、通常、３万〜２５万個の製造後に工具２を変えることが必要とされている。チップ２の磨耗は、製品の品質を著しく減少させ、かなりの廃棄物をもたらす。それゆえ、少なくとも、工具２’が交換を必要とする前に使用されなければならない多数の工具２は、工具ホルダ１上で取り付けられている。工具２は、二重の矢印Ｂによって示される工具交換動作において、工具のピッチとして示されている距離Ｄによって離間している。それゆえ、本発明によれば、廃棄物の発生の前でありかつ各工具２のいくらかの磨耗後において、工具ホルダは、ダイ３と新しい工具２を整列するように、すなわち、被加工物の整形位置に新しい工具２を位置決めするように、矢印Ｂによって示される方向に移動させられる。このために、工具ホルダは、矢印Ａの方向に、すなわち、ダイ内で被加工物を変形させる加工動作で、工具ホルダと共に移動可能とすることができるレール１０１上に取り付けられる。被加工物から離して工具７を移動させるための及び被加工物を変形させるのに必要とされる力を発生させるための液圧応用機械は示されていない。
【００３０】
レール上で工具ホルダ１を移行させるための位置決め手段は、工具ホルダ１へ取り付けられかつピニオン６の歯と係合する歯を有するラック５を具備する。このピニオン６は、機械フレーム１０上に取り付けられ、時計回りにピニオンを一方向に前進させるように形成された一方向クラッチ１０３を介して、レバー８によって駆動され、その一方で、反時計回りのレバー８の自由な回転が各工程について開始位置へレバーを戻すことを可能とする。
【００３１】
歯車６は、ラック５の歯がプレス加工行程中にピニオン６の歯に沿って摺動するように、矢印Ａの方向に加工行程を配置するラック５の幅と等しい軸方向幅を有する。
【００３２】
機械フレーム１０へ接続されているシリンダ７は、レバー８へ関節で接合されたピストンロッド１７を有する。ピストンロッド１７の行程は、ピストン１７に沿った調節を可能とする止めねじ１０４を有する止め襟部１８によって制限される。各行程において、ピストンロッド１７は、襟部１８がシリンダ７と当接するまで、右へ引かれる。こうして、係止部１８は、ピストンロッド１７の機構の行程を形成する。
【００３３】
ピストンロッド１７の移動は、レバー８を介してピニオン６ヘ伝達され、襟部１８の設定によって形成されるように制限された角度方向移動がピニオンへ付与される。
【００３４】
シリンダ７の作動時におけるピニオン６の回転は、ラック５及び工具ホルダ１を図１及び２に示される位置から上方に移動させ、第二工具２を加工位置へ移動させる。工具変更操作が完了した時に、ピストンロッド１７及びレバー８は、示されている開始位置へ戻る。これらの開始位置は、当接によって設定されることもできる。この戻り移動の間、一方向クラッチ１０３は、ピニオン６及び軸９が反時計回りに戻るのを防ぐ。結果として、ピニオンは、回転された位置に残る。襟部１８によって設定されているように、ピニオン６の角度方向の移動は、ピストンロッド１７の各行程及びピニオンの各角度方向移動が、工具間の等しい間隔に対応する距離Ｄだけ工具ホルダ１を前進させるようなものである。
【００３５】
被加工物４に対向する各工具のこの位置決めは、粗い位置決めであり、各新しい位置に工具ホルダ１を正確に位置決めしかつ制動するために、工具ホルダに、その上部において、間隔Ｄと等しく形成された間隔を有する円錐形状の穴１２を付与する。円錐形状のピン１１は、被加工物４との各工具２の整列の各位置においてホルダ１を割り出すために穴１２と係合することができる。穴１２及びピン１１の円錐形状部分１３は、ピン上の各加工位置について工具ホルダを自己心合わせさせる。
【００３６】
個々の穴間の距離Ｄ’が個々の工具間の距離Ｄと等しいので、被加工物の整形位置における各工具の再現性のある設定が保証される。
【００３７】
ピン１１が工具ホルダ１を所定位置で固定するので、工具ホルダ１の各さらなる移動Ｂの前に、ピン１１は、各穴１２から引かれなければならない。しかしながら、プレス操作中においては、被加工物と工具２の整列を保証するために、ピン１１は穴１２内にあるままでなければならない。結果として、ばね１４は、ピン１１を穴１２内へ付勢するようにピン１１に作用する。レバー１６は、ばねの作用及びピンの移動が互いに直角とすることができるように、ばね１４とピン１１との間に置かれることができる。
【００３８】
空気シリンダ１５は、ピン１１を穴１２から引くために、レバー１６へのばね１４の力に抗して作用するように作動させられることができる。
【００３９】
このように工具ホルダの固定を解いた後、シリンダ７は、新しい工具２を被加工物４と整列するように、次の位置へホルダ１を移行するために作動されることができる。空気シリンダ１５は、ばね１４がピンを穴１２内へ押し戻して新しい工具の整列のために工具ホルダを正確に位置決めすることを可能とするように一定の圧力まで下げられる。
【００４０】
プレス操作中において移動させられなければならない重量を低減するために、工具ホルダ１の移行は、シリンダ７及びピニオン６から分離され、シリンダ７及びピニオン６の両方は、プレスのフレーム１０へ固定される。工具２と共に、工具ホルダ１及びレールだけが、ダイ３内の部品４に向かって移行させられる。
【００４１】
プレス行程中において、ラック５が歯車６から外れるのを避けるために、歯車６は、完全なプレス行程中にラックとの係合を維持する長い歯車である。ピニオン及びラックの歯は、プレス行程中において互いに対して摺動する。
【００４２】
図３において、別の配置が示されており、工具ホルダ１０５が記載された方法でシリンダ７によって駆動されるピニオン１０７によって軸１０６回りに回転可能である。工具１０８は、正確な位置決めのためにピンによって係合可能である穴１０９を有する工具ホルダ１０５上で離間している。本発明のシステムを用いると、必要な時に新しい工具が自動的に所定位置へもらたされるように、プレス位置において工具の磨耗が自動的に監視されることができるので、プレスは、工具２、１０８の変更のために停止させられなくてもよい。
【００４３】
もし十分な数の工具が工具ホルダ上に付与されているならば、生産システムのいくつかの他の部分が中断を必要とするまで、操作は維持されることができ、この時に、工具ホルダは交換させられることができる。係止部１１０は、工具ホルダが交換されなければならない時に、スライド上で工具ホルダを位置決めするために使用されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の重要な部分を示す正面図である。
【図２】これらの要素のいくらかの部分的に離れた側面図である。
【図３】図１に類似した図であり、軸回りに回転させられることができる工具ホルダを示す。
【符号の説明】
１…工具ホルダ
２…工具
３…被加工物ホルダ
４…被加工物
５…位置決め手段
６…位置決め手段
１０…支持部材

Claims (19)

1. プレス機のための工具ホルダ組立体において、
   被加工物ホルダと、
   支持部材の加工動作中に前記被加工物ホルダに向かって及び前記被加工物ホルダから離れて移動することができる、支持部材と、
   前記支持部材上の工具ホルダであって、プレス加工操作を遂行するために前記工具ホルダ上で固定される複数の同一の工具を有しかつ、前記工具の各々の磨耗時に前記プレス加工操作を遂行するためにかつ被加工物の整形位置で前記工具を別の工具に交換するために、前記工具ホルダと対向する被加工物の整形位置で前記複数の同一の工具を交互に位置決め可能であり、前記工具の一つを別の工具に交換するための工具交換動作において前記支持部材上で移動可能である、工具ホルダと、
   前記被加工物の整形位置で前記工具の一つを別の工具に交換するための前記工具交換動作とともに、前記工具ホルダを移行させるために前記工具ホルダと機能的に接続されている位置決め手段とを具備するプレス機のための工具ホルダ組立体。
2. 前記複数の工具は、プレスラムであり、前記被加工物ホルダは、被加工物を受け入れかつ前記工具と共に被加工物を整形するダイである請求項１に記載の工具ホルダ組立体。
3. 前記工具ホルダがレール上に摺動可能に取り付けられている請求項２に記載の工具ホルダ組立体。
4. 前記工具ホルダには歯ラックが付与され、ピニオンの歯は、前記工具交換動作で前記工具を移行するために、前記歯ラックと係合し、前記ラック及び前記ピニオンは前記位置決め手段の一部分を形成する請求項２に記載の工具ホルダ組立体。
5. レバーであって、前記レバーを回転させるために前記ピニオンと接続されたレバーと、前記レバーを作動させるために前記レバーへ接続される空気シリンダとをさらに具備する請求項４に記載の工具ホルダ組立体。
6. 前記ピニオンが、一方向操作のために前記ピニオン軸上に取り付けられる請求項５に記載の工具ホルダ組立体。
7. 前記シリンダの各作動について、前記工具は、前記工具ホルダ上の前記工具の間隔と等しい距離だけ前進させられる請求項６に記載の工具ホルダ組立体。
8. 前記工具は、前記工具ホルダ上で互いから等しい距離だけ離間している請求項１に記載の工具ホルダ組立体。
9. 前記位置決めユニットは、機械フレーム上に取り付けられた空気シリンダと、前記工具交換動作において前記工具ホルダを移動させるために前記シリンダのピストンによって作動させられる前記機械フレーム上のピニオンとを有する請求項１に記載の工具ホルダ組立体。
10. 前記工具ホルダには、前記ピストンの歯によって係合させられる歯を有するラックが付与され、前記ピストンの歯は、前記加工動作において前記被加工物ホルダに向かう及びから離れる前記支持部材の移動中において前記ラックの歯上を摺動する請求項９に記載の工具ホルダ組立体。
11. 前記位置決め手段が前記被加工物の整形位置において、前記移動で前記工具を粗く位置決めし、前記工具ホルダ組立体は、前記被加工物の整形位置で前記工具ホルダを正確に位置決めしかつ拘束する手段をさらに具備する請求項１に記載の工具ホルダ組立体。
12. 前記工具ホルダを正確に位置決めしかつ拘束する手段は、前記工具ホルダ上における複数の穴と、前記穴内に選択的に係合可能なピンとを有する請求項１１に記載の工具ホルダ組立体。
13. 前記ピン及び前記穴は、相互に係合する円錐形状部分を有する請求項１２に記載の工具ホルダ組立体。
14. 前記穴は、工具間の相互の間隔に対応する相互の間隔を有する請求項１３に記載の工具ホルダ組立体。
15. 前記ピンは、前記穴の選択された一つの中にばねで負荷されている請求項１４に記載の工具ホルダ組立体。
16. 選択された穴から、ばね荷重力に抗して前記ピンを移動させるための空気シリンダをさらに具備する請求項１５に記載の工具ホルダ組立体。
17. 前記シリンダと前記ピンとの間において機能的に接続されているレバーをさらに具備する請求項１６に記載の工具ホルダ組立体。
18. 前記工具ホルダは、前記工具交換動作において、軸回りに角度方向に移動可能である請求項１に記載の工具ホルダ組立体。
19. 前記被加工物の整形位置において各工具を位置決めするために、前記工具ホルダは一定の角度増分で移動させられる請求項１８に記載の工具ホルダ組立体。

Images