JP5199826B2 - 変形機の作業室を通してワークをステップバイステップ式に搬送する装置 - Google Patents

Description

本発明は、変形機、特に鍛造プレス機の作業室を通してワークをステップバイステップ式に搬送する装置であって、少なくとも１つの移動ビームが設けられていて、該移動ビームがグリッパレールとしてグリップ手段を備えて形成されており、移動ビームがその両端部において駆動ユニットと結合されていて、該駆動ユニットが移動ビーム又はグリッパレールをプレス機室内において水平方向、鉛直方向及び横方向に運動させる形式のものに関する。

ワークはその製造時に、個別プレス機（Einzelpressen）又はプレスラインにおいて、例えば変形、穿孔又は切断のような複数の加工工程において、加工される。この場合経済的な理由から、機械化のグレード、つまり個々のプレス機相互の連係は、極めて様々である。トランスファプレス機（Transferpresse）又はステッププレス機（Stufenpresse）というのは、相前後して接続された所定数の工具ステーションを備えた個別プレス機のことであり、つまり種々異なった作業工程がただ１つのプレス機内にまとめられている。ワークは、連続したステップにおいて加工され、１つのプレス行程中に、幾つかのステップにおいて同時に異なった作業工程が行われる。ステップからステップへのトランスファつまり搬送は、二次元の又は三次元のグリッパ系を介して行われ、このようなグリッパ系は、通常、プランジャ駆動装置と機械的に連結されている。そのために、互いに平行に配置された２つのグリッパレールが、ステッププレス機の全長にわたって両側において貫通案内され、これによってワークをプレス機内部において移動できるようになっている。

変形機械もしくはプレス機の内部におけるワーク搬送は、古典的な搬送系では以下の作業形式で実施される：
−グリッパレールの横方向運動によるワークの把持；
−グリッパレールの鉛直方向運動によるワークの上昇；
−グリッパレールの水平方向運動によるワークのさらなる搬送；
−ワークの降下；
−グリッパの開放；
−出発位置への戻し運動。

一般的にグリッパレールは、このような三次元的な運動を実施した後で、再び出発状態に戻されねばならない。ワークを把持するために、移動ビームはグリッパレールとして、特殊なワークグリッパ系を有している。

ＥＰ０２１０７４５Ａ２には、このような三軸系のための運動構成図の原理的な構造が開示されている。プレス機を貫いて平行に延びている２つのグリッパレールは、三次元的にカム伝動装置によって制御される。そしてカム伝動装置の駆動装置は、中央のプレス駆動装置と機械式に連結されている。カム板を有するこの系は、あまりフレキシブルではない。この場合１つの運動の行程を迅速に変化させることは、事実上実現不可能である。

ＤＥ３３２９９００Ｃ２に基づいて公知のステッププレス機用の搬送系では、グリッパレールの三次元的な搬送は、それぞれ固有の駆動系を介して行われる。この場合前進機構、上昇機構及び緊締もしくは閉鎖機構にはそれぞれ、固有の電気式駆動装置が配属されており、この電気式駆動装置は、伝動装置を介して、その都度の運動動作を両方のグリッパレールのために同期的に実施する。先に述べた刊行物におけるような機械式の連結、ひいては相互の強制制御は行われない。

ＤＥ３８４２１８２Ｃ１に基づいて公知のステッププレス機用のグリッパレール駆動装置では、グリッパレールは、ボールジョイントに支承されたスラストロッドによってキャリッジと結合されている。開閉運動時及び昇降運動時に、スラストロッドは揺動運動を行う。この揺動運動はグリッパレール幅の調節時に対称的なままなので、キャリッジは連行トラバースにおいて同じ値だけ電気駆動装置によって移動調節される。運動がスラストロッド及び電気式のねじスピンドルもしくはカム駆動装置によって生ぜしめられるこのような系は、通常、小さな運動行程しか生ぜしめることができず、高出力用には設計されていない。

運動を振動及びサーボ液圧式の駆動装置によって生ぜしめる、従来技術に基づいて公知の他の系は、特に、すべての軸が個々に移動であることが望まれているような場合には、極めて高価であり、その作業効率は低い。さらに、燃焼可能な液圧媒体は、変形機における火災の危険を高めることになる。

さらに、ワークを多軸式に搬送するための別の公知の駆動装置は、すべての運動軸線にリニアガイドを有している。この場合ガイドをシールするためには、複雑化された重いシール系が必要であり、さもないと、ガイドは高い摩耗にさらされ、ひいては頻繁な交換が必要になる。さらにまた、このような公知の構成では、後続の運動軸のための駆動装置も直線的に一緒に移動させなくてはならないので、移動させねばならない無駄質量が比較的大きい。
ＥＰ０２１０７４５Ａ２ ＤＥ３３２９９００Ｃ２ ＤＥ３８４２１８２Ｃ１

ゆえに本発明の課題は、冒頭に述べた形式の装置を改良して、種々様々な運動実行のために個別駆動装置を使用することができ、一方では移動速度が高速で、ひいてはワークの搬送時間が短く、かつ他方では系全体が振動に対して鈍感かつ頑丈であり、ひいては確実なワーク搬送を保証することができる装置を提供することである。

この課題を解決するために本発明の構成では、移動系の駆動ユニットが、軸において回転可能な揺動ハウジングと、該揺動ハウジング内において前記軸に対して９０°回動させられて支承されていて移動ビームに枢着された揺動体とを備えて形成されており、揺動ハウジングが揺動するように駆動されていて、搬送方向における移動ビームの水平方向運動のために、第１の歯車セグメント、有利には内歯車セグメントと、揺動を惹起するように係合しており、かつ揺動体が、搬送方向に対して垂直な移動ビームの運動のために、第２の歯車セグメント、有利には内歯車セグメントと、揺動を惹起するように係合しているようにした。

本発明による駆動装置によって、変形機の内部におけるワークの把持及び解放のための、互いに異なった運動経過を有するダブル揺動駆動装置（Doppelpendelantrieb）が得られる。グリッパレール及び移動ビームがそれぞれ両端部においてダブル揺動駆動装置と枢着結合されている構成によって、一方では搬送及び横方向運動がその運動経過において互いに無関係に独立して実施可能であり、かつ他方において、これらの運動経過が相互に直接的な影響を及ぼすようにすることも可能であり、つまりサイクルタイム短縮もしくは搬送時間短縮のために、運動をオーバラップさせることも可能である。

本発明の有利な構成では、移動系が、閉鎖されたハウジング内に収容されていて、リニアガイドを備えた移動キャリッジと、ラックとして形成されたリニアガイドの延長部と、伝動装置と共にハウジングにフランジ結合されたサーボモータのピニオンと、移動キャリッジに係合するシリンダのピストンロッドとを有している。

グリッパレールを備えて形成された移動ビームの鉛直方向の移動運動、つまり昇降運動は、サーボモータ／伝動装置ユニットと、ラックと噛み合うピニオンとを介して直線的に生ぜしめられる。移動質量は、有利にはアキュムレータ容積を備えたニューマチックシリンダとして形成されたシリンダによって、持ち上げられかつ補償される。

移動系の運動機構全体は、閉鎖されたハウジングの内部に配置されているので、構成部材の汚染及び損傷は回避することができる。

それぞれ別体でかつ互いに無関係に制御もしくはプログラミング可能な、プレス機貫通方向における水平方向運動用の駆動装置と、プレス機貫通方向に対して垂直な方向の運動用の駆動装置と、鉛直方向における昇降運動用の駆動装置との組合せによって、移動距離を所望のように減じること、ひいては走行速度を高めることが可能になり、これによりサイクルタイムを短縮することができる。そして二次時間（Nebenzeit）が少なくなることによって、行程数、ひいては部品製造数を所望のように増大させることができる。

本発明の別の構成では、回転可能な揺動ハウジングの軸が、移動系ハウジングに設けられた長孔から突出していて、該長孔が、移動キャリッジに固定されたプレートによってシールされている。従ってこのシールプレートは、移動系の往復動時に一緒に連行され、これによって、どの移動位置においても常にハウジング内部を、例えばダイ噴霧剤（Gesenkspruehmittel）のような攻撃的な汚染の侵入に対して効果的に確実にシールすることができる。プレートのガイドに設けられたラビリンスパッキンによって、シール効果をさらに改善することができる。

本発明の別の有利な構成では、揺動ハウジングがサーボモータを用いて駆動されており、このサーボモータが駆動出力を、第１の歯車セグメントと噛み合うピニオンを介して伝達するようになっている。アクチュエータとしてポジションを維持するサーボモータと歯車セグメントとの組合せによって、位置正確でかつ迅速な、揺動ハウジングの揺動運動と、プレス機貫通方向（軸線搬送）における移動ビームの水平方向運動とが可能になる。

上に述べた利点は同様に本発明の別の構成、すなわち、揺動体が、サーボモータを用いて駆動されており、このサーボモータが駆動出力を、第２の歯車セグメントと噛み合うピニオンを介して伝達するようになっている構成に対しても、言える。揺動はこの場合、揺動ハウジングの揺動軸線に対して９０°回動させられた第２の軸線を中心にした揺動運動を実行し、これによって、プレス機貫通方向に対して直角な運動が生ぜしめられる（軸線開閉）。

鉛直方向の往復動のためのサーボモータ駆動装置をも含めたすべてのサーボモータ駆動装置は、自動開閉式のばね力ブレーキを備えて形成されており、このように構成されていると、駆動装置の無電流時に、揺動ハウジング、揺動体及び往復動装置もしくは移動装置の自動的な運動を阻止することができる。重力負荷された鉛直方向軸（昇降軸）は、駆動装置の無電流時に、ばね力式落下防止ブレーキ（Federkraft-Senkbremse）によって付加的に固定される。

サーボモータ／歯車セグメントの駆動系は、コンパクトな構造形式にもかかわらず、グリッパレールもしくは移動ビームの個々の運動軸（昇降、搬送及び開閉）の大きな運動行程を可能にする。

また、コンパクトな駆動系の定置の取付け構造によっても、大きな原動力（Dynamik）が保証されており、これによって、運動させられる質量が小さく保たれる。その結果駆動出力の小さなモータの使用が可能になる。

本発明の別の構成では、移動ビームもしくはグリッパレールが一方では旋回軸受を介して揺動体の自由端部と結合され、かつ他方では、旋回軸受を備えた平行四辺形リンクを用いて揺動ハウジングと移動ビームとに固定されている。平行四辺形リンクによって、グリッパレールがその長手方向軸線を中心にして回動することが阻止される。

さらに本発明の別の構成では、移動ビームが２つの駆動ユニットによって駆動される場合に、両駆動ユニットのうちの一方が、水平方向運動手段なしに形成されていてもよい。この場合第２の駆動ユニットは単に１つの牽引軸（Schleppachse）を有している。

次に図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。

図１には、複数の作業工程においてワークを変形する変形機１が示されている。変形機１内において個々の変形段階（例えば変形、穿孔、切断）に移動させるための、ワークの搬送は、移動ビーム２を用いて行われ、これらの移動ビーム２は図示の実施例では、ステッププレス機１の全長を貫いて延びるグリッパレール３，４として形成されている。

移動ビーム２の往復動を実施するために、機械フレームの４つのフレームコラム５ａ〜５ｄにはそれぞれ、グリッパレール３，４の端部と結合された駆動ユニット６〜９が配置されており、これらの駆動ユニット６〜９にはそれぞれ、一体に組み込まれた移動系１０〜１３が配属されている（図２及び図３参照）。

駆動ユニット６〜９はそれぞれ、伝動装置１４を備えたサーボモータ１５を有しており、この場合伝動装置１４のピニオン１６は移動系１０〜１３のラック１７と噛み合っている。これによって、グリッパレール３，４の鉛直方向の往復動が生ぜしめられる（このような往復動は、三軸トランスファとの関連において、鉛直方向軸線の運動（昇降）との呼ばれる）。この場合に移動させられる移動質量は、アキュムレータボリュームとして形成されたニューマチックシリンダ１８によって持ち上げられ、かつ補償される。このニューマチックシリンダ１８はそのピストンロッドで、リニアガイド１９において運動する移動系１０の移動キャリッジ２０に係合している。ニューマチックシリンダ１８のピストンロッド、リニアガイド１９を備えた移動キャリッジ２０及びラック１７並びにピニオン１６は、閉鎖されたハウジング２１内に位置している。

重力負荷された移動ビーム２もしくはグリッパレール３，４が、サーボモータ１５の不制御時に降下することを阻止するために、ニューマチックシリンダ１８はばね力降下ブレーキ（Federkraft-Senkbremse）２２を備えている。

移動キャリッジ２０は軸２３を有しており、この軸２３は、縦長の開口である長孔２４を貫いてハウジング２１から側方に突出している。長孔２４のシールは、移動キャリッジ２０に固定されているプレート２５によって行われており、このプレート２５は、ハウジング２１に形成されたガイド２６内において、往復動時に一緒に上下に滑動する。ガイド２６におけるラビリンスパッキン（図示せず）によって、シールは付加的に改善される。

軸２３にはそれぞれ揺動ハウジング２７が旋回運動可能に支承されており、この揺動ハウジング２７は、内部に配置された揺動体２８を介して揺動するようにグリッパレール３，４と係合している。揺動ハウジング２７は、伝動装置４４を有するサーボモータ２９によって駆動され、この場合駆動出力は、内歯車セグメント３０ａ又は外歯車セグメント３０ｂと噛み合うピニオン３１を介して伝達され、これによって揺動ハウジング２７は揺動させられる。この場合揺動は、プレス機貫通方向（Pressendurchlaufrichtung）における移動ビーム２の水平方向運動３２を生ぜしめ、この水平方向運動３２は、冒頭に述べた三軸トランスファとの関連において搬送軸線と呼ばれる。

揺動体２８は、揺動ハウジング２７の内部において旋回運動可能に軸３３に支承されており、この軸３３は、揺動ハウジング２７の軸２３に対して９０°回動させられて配置されている。揺動体２８は同様に、伝動装置４５を備えたサーボモータ３４を用いて駆動され、この場合にも駆動出力は、内歯車セグメント３５ａ又は外歯車セグメント３５ｂと噛み合うピニオン３６を介して伝達され、これによって揺動ハウジング２８は揺動させられる。そしてこの揺動は、プレス機貫通方向に対して直角な方向３７における移動ビーム２の運動を生ぜしめ、この運動は、三軸トランスファとの関連において開閉のための軸線と呼ばれる。フレキシブルなベローズカバー３８又は一緒に運動する金属カバーによって、揺動体２８は揺動ハウジング２７においてシールされている（図１参照）。

移動ビーム２もしくはグリッパレール３，４は旋回軸受３９を介して、揺動体２８の自由端部と結合されている。旋回軸受４１を介して揺動ハウジング２７に支承されかつ旋回軸受４２を介してグリッパレール３に支承されている平行四辺形ガイド（リンク）４０は、グリッパレール３がその長手方向軸線を中心にして回動もしくは傾動する（矢印４３参照）ことを、阻止する。

変形機（プレス機）の作業室の内部においてワークを多軸式に搬送するための、グリッパレールとして形成された平行な２つの移動ビームから成る搬送系であって、移動ビームの両端部に駆動装置が設けられている搬送系を、作業室の上におけるプレス機フレームを断面して示す平面図である。 図１に示された搬送系を示す側面図である。 駆動装置の一部を示す図であって、移動ビームを多軸式に搬送するための、移動系に配置された揺動ハウジングと揺動体とを、部分的に断面して示す側面図である。

符号の説明

１ 変形機、 ２ 移動ビーム、 ３，４ グリッパレール、 ５ａ〜５ｄ フレームコラム、 ６〜９ 駆動ユニット、 １０〜１３ 移動系、 １４ 伝動装置、 １５ サーボモータ、 １６ ピニオン、 １７ ラック、 １８ ニューマチックシリンダ、 １９ リニアガイド、 ２０ 移動キャリッジ、 ２１ ハウジング、 ２２ ばね力降下ブレーキ、 ２３ 軸、 ２４ 長孔、 ２５ プレート、 ２６ ガイド、 ２７ 揺動ハウジング、 ２８ 揺動体、 ２９ サーボモータ、 ３０ａ 内歯車セグメント、 ３０ｂ 外歯車セグメント、 ３１ ピニオン、 ３２ 水平方向運動、 ３３ 軸、 ３４ サーボモータ、 ３５ａ 内歯車セグメント、 ３５ｂ 外歯車セグメント、３６ ピニオン、 ３７ プレス機貫通方向に対して直角な方向、 ３８ ベローズカバー、 ３９ 旋回軸受、 ４０ 平行四辺形ガイド（リンク）、 ４１，４２ 旋回軸受、 ４３ 長手方向軸線を中心にした回動方向、 ４４，４５ 伝動装置

Claims (9)

1. 変形機（１）の作業室を通してワークをステップバイステップ式に搬送する装置であって、少なくとも１つの移動ビーム（２；３，４）が設けられていて、該移動ビーム（２；３，４）がグリッパレールとしてグリップ手段を備えて形成されており、移動ビーム（２；３，４）がその両端部において駆動ユニット（６〜９）と結合されていて、該駆動ユニット（６〜９）が移動ビーム（２）又はグリッパレール（３，４）をプレス機室内において水平な搬送方向、鉛直方向及び搬送方向に対して横方向に運動させるようになっており、
   移動系（１０〜１３）の駆動ユニット（６〜９）が、軸（２３）において回転可能な揺動ハウジング（２７）と、該揺動ハウジング（２７）内において前記軸（２３）に対して９０°回動させられて支承されていて移動ビーム（２；３，４）に枢着された揺動体（２８）とを備えて形成されており、揺動ハウジング（２７）と揺動体（２８）とが揺動するように駆動されている形式のものにおいて、
   揺動ハウジング（２７）が、搬送方向（３２）における移動ビーム（２；３，４）の水平方向運動のために、第１の内歯車セグメント（３０ａ）又は外歯車セグメント（３０ｂ）と、揺動を惹起するように係合しており、かつ揺動体（２８）が、搬送方向（３２）に対して横方向の移動ビーム（２；３，４）の運動のために、第２の内歯車セグメント（３５ａ）又は外歯車セグメント（３５ｂ）と、揺動を惹起するように係合していることを特徴とする、変形機の作業室を通してワークをステップバイステップ式に搬送する装置。
2. 移動系（１０〜１３）が、閉鎖された移動系ハウジング（２１）内に収容されていて、リニアガイド（１９）を備えた移動キャリッジ（２０）と、ラック（１７）として形成されたリニアガイド（１９）の延長部と、伝動装置（１４）と共に移動系ハウジング（２１）にフランジ結合された第１のサーボモータ（１５）のピニオン（１６）と、移動キャリッジ（２０）に係合するシリンダ（１８）のピストンロッドとを有している、請求項１記載の装置。
3. シリンダが、アキュムレータ容積を備えたニューマチックシリンダ（１８）である、請求項２記載の装置。
4. 回転可能な揺動ハウジング（２７）の軸（２３）が、移動系ハウジング（２１）に設けられた長孔（２４）から突出していて、該長孔（２４）が、移動キャリッジ（２０）に固定されたプレート（２５）によってシールされている、請求項２から３までのいずれか１項記載の装置。
5. 揺動ハウジング（２７）が第２のサーボモータ（２９）を用いて駆動されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 第２のサーボモータ（２９）が駆動出力を、第１の内歯車セグメント（３０ａ）又は外歯車セグメント（３０ｂ）と噛み合うピニオン（３１）を介して伝達する、請求項５記載の装置。
7. 揺動体（２８）が、第３のサーボモータ（３４）を用いて駆動されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 第３のサーボモータ（３４）が駆動出力を、第２の内歯車セグメント（３５ａ）又は外歯車セグメント（３５ｂ）と噛み合うピニオン（３６）を介して伝達する、請求項７記載の装置。
9. 移動ビーム（２；３，４）が一方では旋回軸受（３９）を介して揺動体（２８）の自由端部と結合され、かつ他方では、旋回軸受（４１，４２）を備えた平行四辺形リンク（４０）を用いて揺動ハウジング（２７）と移動ビーム（２；３，４）とに固定されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。

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