JP5185941B2 - 板状の工作物、特に金属薄板を加工するための工具および工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、板状の工作物、特に金属薄板を加工、特に切断および／または変形するための工作機械用の工具であって、
第１の工具部分を備え、第１の工具部分は、往復運動駆動装置と駆動結合されており、第２の工具部分を備え、第１の工具部分および第２の工具部分は、加工しようとする工作物の側方に割り当てられており、第１の工具部分と第２の工具部分とは、往復運動軸線に沿って対向して位置しており、
第１の工具部分に設けられた少なくとも１つの加工装置と、第２の工具部分に設けられた少なくとも２つの対応装置とを備え、第１の工具部分の１つの加工装置は、往復運動軸線に沿って工作物を加工するために、第２の工具部分の１つの対応装置に向かって移動するようになっており、
作動装置を備え、作動装置による、作動−回動軸線を中心とする回動調節可能な作動エレメントの作動−回動運動によって、工作物加工用の加工装置と対応装置とを備えた異なる装置対偶が作動状態になるようになっている形式のものに関する。

さらに本発明は、このような工具を備えた工作機械に関する。

前述の工具は、「複式工具」または「マルチツール」とも呼ばれる。たとえばこのようなマルチツールは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００５００５２１４号明細書において公知である。前述の工具は、様々な構成をした複数の打抜用雄型／成形用雄型を備えた、往復運動駆動装置と駆動結合された上部工具を有している。上部工具に対応する下部工具は、適切な数の打抜用雌型／成形用雌型を備えており、その幾何学形状は、雌型に割り当てられた雄型の幾何学形状に調和されている。

工作物加工用の雄型／雌型−対偶を作動状態にするために、作動状態にしようとする雄型／雌型−対偶の一部である雄型は、別の雄型に対して工作物に向かって突出する位置に移動される。したがって公知の工具もしくは公知の工作機械の作動装置が、往復運動駆動装置と駆動結合された上部工具に設けられている。

本発明の課題は、慣用の工作物加工の機能性を高めることである。

本発明によれば、この課題は、請求項１および８に記載の装置によって解決される。

請求項１および８によれば、作動装置は、往復運動駆動装置と駆動結合可能ではなく、第２の工具部分に設けられている。回動調節可能な作動エレメントの作動−回動運動によって、本発明による、作動状態にしようとする装置対偶の一部である対応装置が、機能位置に移動される。機能位置では、該当する対応装置は、工作物加工に際して、非機能状態における位置に対して工作物に向かって突出している。

本発明によれば、対応装置は、工作物加工に必要である場合、工作物に近い機能位置に存在し、工作物加工に不要である場合、工作物から離れた非機能位置に存在する。したがってその都度の工作物加工に際して不要な対応装置による不都合な影響は回避することができる。たとえば工作物加工に際して往復運動駆動装置と結合された第１の工具部分に向かって工作物に進入する対応装置を使用する場合、作動状態にされた装置対偶の一部ではない不要の各対応装置が不都合に工具に負荷を加えることが防止される。総じて本発明による工具もしくは本発明による工作機械は、背景技術における工具もしくは工作機械では工具交換なしでは行えなかった工作物加工を行うことができる。さらに本発明による工具は、工作物の直ぐ傍に不都合な輪郭をほとんど有していない。

本発明による工具ならびに本発明による工作機械の特別な形態は、従属請求項２〜７ならびに９〜１４から得られる。

請求項２によれば、追加的な作動装置が第１の工具部分に設けられている。このようにして、作動状態の装置対偶の一部ではない加工装置の、場合によっては障害となる影響が排除される。同じことが請求項１１に記載の工作機械にも当てはまる。

請求項３に記載した形態では、簡単に、対応装置に対する、加工しようとする工作物の規定の位置が得られ、第２の工具部分は、工作物に向いた側で、工作物載設部を形成する。

請求項４に記載の形態によれば、工作物加工後に工作物から対応装置を確実に取り外すことができる。したがって第２の工具部分に設けられた工作物載設部は、工作物取出装置として働く。

請求項５に記載の形態によれば、少なくとも１つの対応装置が、重力作用下で非機能位置に移動可能である。このようにして工具要素、たとえば戻しばねを省略することができる。

請求項６に記載した形態によれば、少なくとも１つの対応装置は、加工用雄型、特に成形用雄型として形成されている。したがって本発明によるマルチツールは、特に工作物平面から往復運動駆動装置と結合された第１の工具部分に向かって進行する変形を形成するために用いることができる。したがって第２の工具部分が下位の工具部分である場合、上向きの変形が実現される。上向きの変形のあとで、反対側の下向きの変形は有利であり、工具部分は、工作物を支承する工作物台と衝突しない。

請求項７に記載の形態によれば、本発明による工具のコンパクトな構造が得られ、対応装置は、作動−回動軸線を中心に相並んで位置している。選択的または補足的に、同じことが加工装置にも当てはまる。

請求項９に記載の工作機械によれば、工具回動軸線を中心として作動−回動運動が行われ、工具回動軸線を中心に、工具部分は回動駆動装置によって回動可能である。作動−回動運動のために、一般的に存在する工具回動駆動装置が用いられる。

追加的に、請求項１０に記載した工作機械に、第２の工具部分のためのインデックス切換装置が設けられている。インデックス切換装置によって、簡単に、回動調節可能な作動エレメントの作動−回動運動または対応装置と回動調節可能な作動エレメントとの共通の回動運動が行うことができる。

請求項１２に記載の形態によれば、第１の工具部分のための適切なインデックス切換装置が設けられている。したがって作動−回動運動および工具部分の共通の回動のために、第１の工具部分用の回動駆動装置の部分だけでなく第２の工具部分用の回動駆動装置の部分を使用することもできる。

請求項１３に記載の形態によれば、第２の工具部分のための往復運動駆動装置が設けられており、極めてフレキシブルな工作機械が得られる。工作物加工の種類に応じて、作業往復運動は、第１の工具部分用の往復運動駆動装置および／または第２の工具部分用の往復運動駆動装置によって行うことができる。

以下に、図面に基づいて本発明を詳しく説明する。

金属薄板を切断する、かつ／または変形するための工作機械を概略的に示す図である。 金属薄板を変形するための上方および下方の工具部分を備えた工具を示す図である。 図２に示した工具の上位の工具部分を示す断面図である。 図２に示した工具の下位の工具部分を示す断面図である。

図１に示したように、工作機械１は、往復運動駆動装置３と駆動結合された上部工具４として構成された第１の工具部分と、下部工具５として構成された第２の工具部分とを備えた工具２を有している。上部工具４は、上部の工具収容部６に緊締されており、下部工具５は、下位の工具収容部７に緊締されている。両工具部分は、往復（ストローク）運動駆動装置３によって規定された往復運動軸線８に沿って配置されていて、往復運動軸線８に沿って、加工しようとする金属薄板９のそれぞれ反対側に割り当てられている。工作物を加工するために、工作物台１０上に支承された金属薄板９は、座標ガイド１１によって、工具２に対して相対運動される。

上部工具４は、往復運動駆動装置３によって、往復運動軸線８に沿って昇降運動可能である。補完的に、下部工具５は、詳しくは図示していない往復運動駆動装置１２によって、同様に往復運動軸線８に沿って昇降運動可能である。上方の工具収容部６ならびに下方の工具収容部７における各駆動装置１３によって、上部工具４および下部工具５は、工具回動軸線１４を中心に回転可能である。

さらに上方の工具収容部６および下方の工具収容部７に、簡単な構成ではピニオンとして示したインデックス切換装置１５，１６が設けられている。

工作機械１の駆動装置全体は、数値による中央の制御装置１７を介して制御される。

図２に示したように、図１に示した工具２は、上部工具４で、貫通用雌型としての、異なる５つの加工装置を備えており、加工装置の全体に符合２０を割り当てた。各貫通用雌型２０に、下部工具５に設けられた貫通用雄型としての対応装置が配設されている。５つの雄型の全体に符合２１を割り当てた。雄型２１は、図２では、下部工具５の工作物載設部２２によって隠されている。雄型２１．１の先端だけが、工作物載設部２２の開口から看取される。

異なる５つの装置対偶によって、工具交換を必要とせずに、異なる５サイズの貫通孔を、加工しようとする金属薄板９に形成することができる。

基体２３で、上部工具４は、シャフト２４を備えており、シャフト２４によって、上部工具４は、上方の工具収容部６に緊締される。歯列２５を備えた作動エレメント２６は、工具回動軸線１４を中心に上部工具４の基体２３に回動可能に支承されている。

下部工具５は、基体２７を備えており、基体２７において、歯列２９を備えた作動エレメント２８が工具回動軸線１４を中心に回動可能である。

作動エレメント２６，２８は、上部工具４および下部工具５の作動装置の一部であり、その機能について以下に説明する。

図３および図４には、上部工具４および下部工具５を、雌型２０．１と雄型２１．１とを備えた、工作物加工のために作動状態にされた装置対偶に沿った断面図で示した。

図４に示したように、下部工具５の基体２７は、基板３０と、ねじ３１によって基板３０と結合されたガイド板３２とを備えている。回動防止装置３３は、ガイド板３２を、基板３０に対する規定の回動位置で固定する。

ガイド板３２は、５つのガイド孔３４を備えており、ガイド孔３４は、工具回動軸線１４を中心とする円軌道に沿って相並んで位置していて、図４には、そのうちの１つが看取される。ガイド孔３４は、往復運動軸線８に沿ってガイド板３２に対して摺動可能な雄型２１のための滑りガイドを形成する。したがって雄型２１は、工具回動軸線１４を中心とする円軌道上に配置されている。

さらにガイド板３２に５つのブシュ３５が設けられており、ブシュ３５は、工具載設部２２のためのガイド３６の構成部材である。ガイド板３２の表面に設けられたリング状の凹部３７は、エラデュアリング（Eladurring；ポリウレタンエラストマ樹脂）３８の構成をしたばねエレメントを収容するためのものである。エラデュアリング３８によって、工作物載設部２２は、ガイド板３２に弾性的に支持されている。したがってガイド板３２は、図４に示した静止位置から出発して、エラデュアリング３８のばね力に抗して、下向きの昇降運動を行うことができる。

下部工具５のポット状の作動エレメント２８は、基板３０およびガイド板３２に対して工具回動軸線１４を中心に回動可能に支承されている。

作動エレメント２８のリング状の底部３９は、周方向でランプ（斜面）として周方向で斜め上方にて延びていて、乗り上げ傾斜部４０を備えている。傾斜部４０によって、作動状態にされた装置対偶の一部である雄型は、その機能位置で保持される。図４に示したように、雄型２１．１は、工作物近くの機能位置に存在する。雄型２１．１が工作物加工に際して下向きの力で負荷を掛けられる場合、傾斜部４０は、雄型２１．１が往復運動軸線８に対して平行に延びるガイド孔３４に沿って下向きに非作動位置に移動するのを防止する。

雄型２１．１を非作動位置にガイドするために、作動エレメント２８は、工具軸線１４を中心とする作動−回動運動で回動され、それも傾斜部４０がもはや雄型２１．１の下に配置されなくなるまで回動される。重力作用下で、雄型２１．１は、機能位置から、下向きに工作物から離れた非機能位置に移動する。雄型２１．１の代わりに、工作物を加工するために別の雄型２１．１が作動状態になっている。

図４に示した動作では、非作動状態の４つの雄型は、図４では看取されないが、非機能位置に存在する。

リング状の底部３９の下面に、下部工具５は、多数の凹部を有しており、凹部に、作動エレメント２８の回動位置に応じて、ばね支持された係止球４１が係合する。係止球４１の機能については、作動−回動運動の際の経過に関して後述する。

作動エレメント２８に固定された汚染防止リング４２は、工作物載設部２２と重畳することによって、工具載設部２２と作動エレメント２８との間で汚れが下部工具５の内部に進入するのを防止する。

図３に示したように、上部工具４の基体２３は、下部工具５の基体２７に対応して形成されている。基体２３は、基板４３と、基板４３と結合されて相対回動不能に固定されたガイド板４４とを備えている。雌型２０は、ガイド板４４のガイド孔４５に、往復運動軸線８に沿って摺動可能に支承されている。

上部工具４の作動装置は、下部工具５の作動装置に対応して、基板４３とガイド板４４との間に配置された、乗り上げ傾斜部４６を有する、回動調節可能な作動エレメント２６を備えている。傾斜部４６は、図３では、雌型２０．１の上方に配置されている。したがって雌型２０．１は、上向きの力作用が生じる際にも、工作物に近い機能位置に存在する。

図３の状況では、非作動状態の４つの雌型も、機能位置で存在する。このことはたとえば雌型２０．２において看取される。しかし雄型２０．２が工作物加工に際して上向きの力で負荷を掛けられると、雌型２０．２は、機能位置から、上向きに非機能位置に移動する。たとえばこのような力作用は、加工しようとする金属薄板９に既に行われた変形に起因する。

以下に、図３および図４に示した、雄型２１．１および雌型２０．１を備えた、作動状態にされた装置対偶による加工過程について説明する。

最初に、加工しようとする金属薄板９は、座標ガイド１１によって、雄型２１．１の上方で、かつ雌型２０．１の下方に位置決めされる。加工しようとする金属薄板９は、下部工具５の工作物載設部２２上に支承される。次いで、上部工具４は、往復運動駆動装置３によって、雌型２０、特に雌型２０．１と共に往復運動軸線８に沿って下部工具５に向かって下方移動され、それも雌型２０が金属薄板の上面に着座するまで下方移動される。

この状態から出発して、実際の作業ストロークが行われ、ここでは上部工具４および下部工具５が往復運動軸線８に沿って互いに接近するように移動される。この場合工作物載設部２２は、金属薄板９を介して伝達される力に基づいて、エラデュアリング３８のばね力に抗してガイド板３２に向かって押圧される。同時に雄型２１．１は、変形しようとする金属薄板９に進入して、金属薄板９を、上向きに雌型２０．１に押圧する。金属薄板９に、貫通孔が形成される。

一般的に、作業ストロークは、上部工具４のための往復運動駆動装置３によって行われる。選択的に、作業ストロークは、下部工具５のための往復運動駆動装置１２によって行うことも、さらに両往復運動駆動装置３，１２を用いて重畳して行うこともできる。

作業ストロークひいては工作物載設部２２の下方運動に際して、下部工具５の内室が縮小する。貫通孔４７，４８によって、圧縮された空気を下部工具５から逃がすことができる。

作業ストロークのあとで、上部工具４および下部工具５は、再び往復運動軸線８に沿って互いに離間する方向に移動する。工作物載設部２２は、エラデュアリング３８の作用下で出発位置に戻り、この場合加工された金属薄板２を雄型２１．１から押し離す。したがって工作物載設部２２は、雄型２１．１のための工作物取出装置として働く。

図３および図４に示した動作から出発して、工作物加工のための別の装置対偶を作動状態にするために、下部工具５の、回動調節可能な作動エレメント２８は、作動−回動運動で、雄型２１に対して相対的に回動される。相対回動は、ガイド板３２の基板３０ならびに工作物載設部２２に対して相対的な作動エレメント２８の回動運動を伴う。作動−回動運動は、工具回動軸線１４を中心に行われ、したがって工具回動軸線１４は、作動−回動軸線を形成する。作動−回動運動は、傾斜部４０が作動状態にしようとする雄型の下側に配置されると、直ちに終了する。

これに対して、上部工具４の作動エレメント２６は、雌型２０に対して相対的に工具回動軸線１４を中心とする作動−回動運動で回動され、それも作動エレメント２６の傾斜部４６が作動状態にしようとする雌型の上方に配置されるまで回動される。

作動エレメント２８の作動−回動運動は、機械側の回動駆動装置１３によって実現される。作動−回動運動を制御するために、作動エレメント２８は、歯列２９を備えている。機械側の、歯列２９に係合する、図示を簡単にするためにピニオンとして図示したインデックス切換装置１６は、工具回動軸線１４を中心として下部工具５の基体２７が回動する際に、基体２７と同時に作動エレメント２８の回動を許容する（第１の切換状態）か、または作動エレメント２８が基体２７と共に回動運動するのを防止する（第２の切換状態）。基体２７との作動エレメント２８の回動運動が防止されると、基体２７の回動によって、作動エレメント２８に対する、基体２７と、基体２７に支承された雄型２１との相対運動がもたらされる。

インデックス切換装置１６の第１の切換状態では、作動エレメント２８および基体２７の共通の回動は、工具回動軸線１４を中心とする、処理しようとする金属薄板９に対する雄型２１の方向調整に役立つ。この場合基体２７に対する作動エレメント２８の不都合な回動は、係止球４１によって防止される。

インデックス切換装置１５による、上部工具４における作動エレメント２６の作動−回動運動の制御は、下部工具５の作動エレメント２８の作動−回動運動の制御に対応して行われる。

できるだけ簡単な保守および修理に関して、下部工具５の作動エレメント２８の底部３９は、凹部を有しており、凹部を通って、基板３０を取り外したあとで、交換しようとする雄型２１は、下向きに取り外すことができる。したがって磨耗した、または破損した雄型２１の交換は、簡単にねじ３１を緩めて行うことができる。

工具２の変化した態様は、変形用雄型および変形用雌型の代わりに、たとえば打抜用雄型および打抜用雌型を備えてもよい。さらに図示した工具とは違い、加工装置および／または対応装置は、ばねエレメントによって、非機能位置に戻すことができる。

Claims (14)

1. 板状の工作物、特に金属薄板を加工、特に切断および／または変形するための工作機械用の工具であって、
   第１の工具部分（４）を備え、該第１の工具部分（４）は、往復運動駆動装置（３）と駆動結合されており、第２の工具部分（５）を備え、前記第１の工具部分（４）および前記第２の工具部分（５）は、加工しようとする工作物（９）の側方に割り当てられており、前記第１の工具部分（４）と前記第２の工具部分（５）とは、往復運動軸線（８）に沿って対向して位置しており、
   前記第１の工具部分（４）に設けられた少なくとも１つの加工装置（２０）と、前記第２の工具部分（５）に設けられた少なくとも２つの対応装置（２１）とを備え、前記第１の工具部分（４）の１つの加工装置（２０）は、前記往復運動軸線（８）に沿って工作物を加工するために、前記第２の工具部分（５）の１つの対応装置（２１）に向かって移動するようになっており、
   作動装置を備え、該作動装置による、作動−回動軸線（１４）を中心とする回動調節可能な作動エレメント（２６，２８）の作動−回動運動によって、工作物加工用の加工装置（２０．１）と対応装置（２１．１）とを備えた異なる装置対偶が作動状態になるようになっている形式のものにおいて、
   前記第２の工具部分（５）に前記作動装置が設けられており、回動調節可能な前記作動エレメント（２８）の作動−回動運動によって、作動状態にしようとする装置対偶の一部である対応装置（２１．１）が、作動位置に移動されるようになっており、該作動位置では、該当する対応装置（２１．１）は、工作物加工に際して、該対応装置（２１．１）の占める非機能位置に対して工作物（９）に向かって突出していることを特徴とする、板状の工作物を加工するための工作機械用の工具。
2. 前記第１の工具部分（４）に、少なくとも２つの加工装置（２０）および１つの作動装置が設けられており、回動調節可能な前記作動エレメント（２６）の作動−回動運動によって、作動状態にしようとする装置対偶の一部である加工装置（２０．１）が、作動位置に移動されるようになっており、該作動位置では、該当する加工装置（２０．１）は、工作物加工に際して、該加工装置（２０．１）の占める非機能位置に対して工作物（２）に向かって突出している、請求項１記載の工具。
3. 前記第２の工具部分（５）は、加工しようとする工作物（２）に向いた側で、工作物載設部（２２）を形成している、請求項１または２記載の工具。
4. 前記第２の工具部分（５）に設けられた前記工作物載設部（２２）は、工作物加工に際して工作物取出装置を形成している、請求項１から３までのいずれか１項記載の工具。
5. 少なくとも１つの対応装置（２１）が、重力作用下で非機能位置に移動されるようになっている、請求項１から４までのいずれか１項記載の工具。
6. 少なくとも１つの対応装置（２１）が、加工用雄型、特に成形用雄型として形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の工具。
7. 前記対応装置（２１）および／または前記加工装置（２０）は、単数または複数の前記作動エレメント（２６，２８）の作動−回動運動の作動−回動軸線（１４）を中心に相並んで位置している、請求項１から６までのいずれか１項記載の工具。
8. 板状の工作物、特に金属薄板を加工、特に切断および／または変形するための工作機械であって、
   工具（２）を備え、該工具（２）は、往復運動駆動装置（３）を有する第１の工具部分（４）ならびに第２の工具部分（５）を備えており、前記第１の工具部分（４）および前記第２の工具部分（５）は、加工しようとする工作物（９）の側方に割り当てられており、前記第１の工具部分（４）と前記第２の工具部分（５）とは、往復運動軸線（８）に沿って対向して位置しており、
   前記第１の工具部分（４）に設けられた少なくとも１つの加工装置（２０）と、前記第２の工具部分（５）に設けられた少なくとも２つの対応装置（２１）とを備え、前記往復運動駆動装置（３）によって、前記第１の工具部分（４）の１つの加工装置（２０）は、前記往復運動駆動装置（３）によって規定された往復運動軸線（８）に沿って、工作物を加工するために、前記第２の工具部分（５）の１つの対応装置（２１）に向かって移動するようになっており、
   回転駆動装置（１３）を備え、該回転駆動装置（１３）によって、作動装置の、回動調節可能な少なくとも１つの作動エレメント（２６，２８）が、作動−回動運動で、作動−回動軸線（１４）を中心に回動するようになっており、
   回動調節可能な前記作動エレメント（２６，２８）の作動−回動運動によって、工作物加工のための１つの加工装置（２０）と１つの対応装置（２１）とをそれぞれ備えた異なる装置対偶が、作動状態にされるようになっている形式のものにおいて、
   前記第２の工具部分（５）のために回動調節可能な前記作動エレメント（２８）が設けられており、回動調節可能な前記作動エレメント（２６）の作動−回動運動によって、作動状態にしようとする装置対偶の一部である対応装置（２１．１）が、機能位置に移動されるようになっており、該機能位置では、該当する対応装置（２１．１）は、工作物加工に際して、該対応装置（２１．１）の占める非機能位置に対して工作物（９）に向かって突出していることを特徴とする、板状の工作物を加工するための工作機械
9. 前記工具部分（４，５）は、前記回動駆動装置（１３）によって工具回動軸線を中心に回動されるようになっており、該工具回動軸線は、作動−回動軸線（１４）を形成している、請求項８記載の工作機械。
10. 前記第２の工具部分（５）のためにインデックス切換装置（１６）が設けられており、該インデックス切換装置（１６）は、第１の切換状態および第２の切換状態に移動されるようになっており、第１の切換状態では、前記対応装置（２１）および回動調節可能な前記作動エレメント（２８）は、前記回動駆動装置（１３）によってまとめて回動されるようになっており、第２の切換状態では、前記対応装置（２１）および回動調節可能な前記作動エレメント（２８）は、前記回動駆動装置（１３）による作動−回動運動で相対的に回動されるようになっている、請求項８または９記載の工具。
11. 前記第１の工具部分（４）に、少なくとも２つの加工装置（２０）および少なくとも１つの作動装置が設けられており、回動可能な前記作動エレメント（２６）の作動−回動運動によって、作動状態にしようとする装置対偶の一部である加工装置（２０．１）が、機能位置に移動されるようになっており、該機能位置では、該当する加工装置（２０．１）は、工作物加工に際して、該加工装置（２０．１）の占める非機能位置に対して工作物（９）に向かって突出している、請求項８から１０までのいずれか１項記載の工作機械。
12. 前記第１の工具部分（４）のためにインデックス切換装置（１５）が設けられており、該インデックス切換装置（１５）は、第１の切換状態および第２の切換状態に移動されるようになっており、第１の切換状態では、前記加工装置（２０）および回動調節可能な前記作動エレメント（２６）は、前記回動駆動装置（１３）によってまとめて回動されるようになっており、第２の切換状態では、前記加工装置（２０）および回動調節可能な前記作動エレメント（２６）は、前記回動駆動装置（１３）による作動−回動運動で相対的に回動されるようになっている、請求項８から１１までのいずれか１項記載の工作機械。
13. 第２の工具部分（５）のための往復運動駆動装置（１２）が設けられている、請求項８から１２までのいずれか１項記載の工作機械。
14. 請求項１から７までのいずれか１項記載の工具を備えた、請求項８から１３までのいずれか１項記載の工作機械。

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