JP5361728B2 - 板状の工作物の加工のための工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、板状の工作物、特に金属薄板の加工、特に変形加工および／または切断加工のための工具であって、
−第１の工具部分および第２の工具部分が設けられており、第１の工具部分と、第２の工具部分とは、両工具部分が１つの負荷軸線に沿って互いに向かい合って位置するように、加工したい工作物の互いに反対の側に配置可能であり、
−少なくとも２つの回転可能な加工装置が設けられており、該加工装置が、第１の工具部分において負荷軸線に対して直角に延びる少なくとも１つの回転軸線を中心として回転可能であって、負荷軸線に対して直角な方向で互いに連なり合っており、
−少なくとも１つの対向装置が、第２の工具部分に設けられており、
前記回転可能な種々の加工装置のうちの少なくとも１つの加工装置と、１つの対向装置とが、工作物加工のために１つの装置ペアを形成する形式のものに関する。

このような形式の工具は、欧州特許第１１５２８４２号明細書に基づいて公知である。ローラ工具として形成されかつタレット型抜打ち機での使用のために設けられた工具は、上側工具において複数の回転可能な加工ローラを有しており、下側工具において複数の回転可能な対向ローラを有している。工作物を加工するために、工具部分は、加工したい工作物が、加工装置として働く加工ローラの外周面と、対向装置として働く対向ローラの外周面とにより負荷されるようになるまで、互い向かって運動させられる。次いで金属薄板は、ローラが金属薄板を引き続き負荷している間に、工作物座標ガイドによってローラに対して相対的に運動させられる。それぞれ負荷された工作物面に沿って加工ローラと対向ローラとを転動させながら、工作物の連続的な加工が行われる。工作物加工時には、全ての加工ローラの加工装置が有効となる。

本発明の課題は、公知先行技術と比べて、その使用可能性が拡大されているような工具を提供することである。

この課題は本発明によれば、請求項１記載の工具により解決される。本発明によれば、種々の回転可能な加工装置を有する互いに異なる装置ペアが、工作物加工のために作動可能となるか、もしくは有効となる。これにより、回転可能な加工装置のうちの１つの加工装置を用いた工作物加工時に、第２の回転可能な加工装置による影響が回避される。したがって、個々の回転可能な加工装置を、大きな自由度をもって形成することができる。これによって本発明による工具の使用可能性が拡大する。

本発明による工具の有利な実施態様は、請求項２ないし請求項１０に記載されている。

本発明による工具の有利な実施態様では、同一の対向装置を、種々の加工装置に対応させることによって、種々の回転可能な加工装置を有する互いに異なる装置ペアが有効になる。したがって１つの対向装置が、工作物加工のために、回転可能な種々の加工装置と一緒に使用可能となる。規定された数の作動可能な装置ペアを、少数の対向装置によって提供することができる。このことは廉価な工具製造をもたらす。

請求項１に記載の構成では、１つの対向装置を、回転可能な種々の加工装置に対応させることは、工具回転軸線を中心とした対向装置と加工装置との相対回転運動によって行われる。本発明による工具は、一般に、回転駆動装置を有している工作機械で使用されるようになっており、この場合、この回転駆動装置によって、工具部分が、工具回転軸線を中心として制御されて回転可能である。したがって請求項１記載の工具は有利には、互いに異なる装置ペアを作動可能にするために、既存の機械軸線を利用する。

請求項２に記載されているように、回転可能な２つの加工装置が互いに異なっていることにより、本発明による工具の多種多様な使用可能性が得られる。たとえば本発明によれば、同一の工具を用いて選択的に、１つの工作物にエンボス加工部または段部を形成することができる。

請求項３に記載の有利な実施態様によれば、回転可能な少なくとも２つの加工装置が、１つの共通の回転体に設けられている。この回転体は第１の工具部分において回転可能である。加工装置が、互いに異なる複数の回転体に設けられている場合には各回転体が少なくとも１つの回転軸受けにより工具部分に支承されているのに対して、請求項３に記載の構成では、回転軸受けの数が減じられる。回転軸受けの削減により第１の工具部分に得られた構成スペースは、特に、共通の回転体の回転軸受けをより大きく、ひいてはより安定的に設計することを可能にする。したがって、本発明による工具は高い負荷耐性を具備している。

請求項４および請求項５に記載の工具の実施態様は製造技術的に有利である。すなわち、共通の回転体が、その回転軸線に沿って大小異なる横断面を有していることにより、回転可能な互いに異なる加工装置を簡単に製作することができる。共通の回転体（請求項５）のローラ形状は、本発明による回転体を簡単な旋削加工部分として製造することを可能にする。

請求項６に記載の構成では、少なくとも１つの対向装置が設けられており、該対向装置が、第２の工具部分において回転可能である。したがって工作物加工は、回転可能な加工装置と回転可能な対向装置とをそれぞれ対応する工作物面に沿って転動させながら行われる。このことは特に穏やかな工作物加工を生ぜしめる。

請求項７に記載の構成では、回転可能な少なくとも１つの対向装置が、前後左右全ての方向に回転可能な球体に設けられている。択一的または補足的には、回転可能な少なくとも１つの加工装置が、全ての方向に回転可能な球体に設けられている（請求項８および９）。球体を使用することにより、特に小さな半径を有する輪郭を形成することも可能になる。回転軸線を中心としてのみ回転可能な回転体では、通常、回転体の回転軸線を、形成したい輪郭の長手方向に対して垂直に位置調整することが必要である。全ての方向に回転可能な球体の使用時には、このような位置調整が不要となる。

請求項１０に記載の本発明による工具は、１つの作動機構を有している。この作動機構により、作動させたい装置ペアの対向装置が、機能位置に移動可能である。この機能位置では、当該対向装置が、別の対向装置に比べて工作物に向かって突出している。択一的または補足的には、作動させたい装置ペアの回転可能な加工装置が、相応する機能位置に移動可能である。こうして、工作物加工時に作動可能になっていない対向装置もしくは加工装置からの不都合な影響が回避される。

以下に本発明の実施例を例示的な概略図につき詳しく説明する。

金属薄板を切断加工しかつ／または変形加工するための工作機械の斜視図である。 金属薄板を変形加工するための第１の構造の工具を示す図である。 金属薄板を変形加工するための第２の構造の工具を示す図である。 金属薄板を変形加工するための第３の構造の工具を示す図である。 金属薄板を変形加工するための第４の構造の工具の下側の工具部分を示す図である。 金属薄板を変形加工するための第５の構造の工具を示す図である。

図１には、金属薄板２を切断加工しかつ／または変形加工するための工作機械１が図示されている。この工作機械１は、上側工具４として形成された第１の工具部分と、下側工具５として形成された第２の工具部分とを有する工具３を備えている。上側工具４は、上側の工具収容部６により保持され、下側工具５は、下側の工具収容部７により保持されている。上側工具４と、下側工具５とは、加工したい金属薄板２の互いに反対の側に配置されている。加工したい金属薄板２は、工作物テーブル８に支承されていて、工作物加工時に、座標ガイド９によって工具３に対して相対的に運動させられる。

上側工具４は、プレス駆動装置１０により、１つの負荷軸線１１に沿って下側工具５に対して相対的に可動である。工具収容部６と工具受容部７とは、それぞれ１つの工具回転駆動装置１２を備えている。これらの工具回転駆動装置１２によって、上側工具４および下側工具５は、負荷軸線１１と一致する工具回転軸線１３を中心として制御されて回転可能である。

工作機械１の全ての駆動装置は、１つの中央数値制御ユニット１４によって制御される。

工作物加工の開始時に、金属薄板２は、座標ガイド９により、上側工具４と下側工具５との間に位置決めされる。次いで、上側工具４は、金属薄板２が上側工具４と下側工具５とにより両側で負荷されるようになるまで、プレス駆動装置１０によって負荷軸線１１に沿って降下させられる。したがって、上側工具４と下側工具５とによる金属薄板２の負荷は、負荷軸線１１に沿って行われる。

この状態を起点として、加工したい金属薄板２は、座標ガイド９によって工具３に対して相対的に運動させられる。工具３の種類に応じて、負荷された金属薄板２は、規定された加工ラインに沿って変形加工されるか、または切断加工される。たとえば図１には、工具３によって金属薄板２に形成されたエンボス加工部（Sicke）１５の形の変形加工部が示されている。回転駆動装置１２は、金属薄板２に形成したい輪郭に沿った工具部分の位置調整を可能する。

工具３による工作物加工が終了した後に、工具３は、座標ガイド９に配置された別の加工工具によって代えられる。交換導入された工具の種類に応じて再び、連続的な作業形式で金属薄板２の加工が行われるか、あるいはまた間欠的な、行程毎の加工が行われる。交換導入された工具は、たとえば、打抜き工具であってよい。

図２に示したように、工具３の、図１に図示された上側工具４は、基体１６を有している。この基体１６は、上側の工具収容部６内への上側工具４の収容のために働くシャンク１７を有している。さらに上側工具４は、互いに異なる２つの加工装置１８，１９を有している。一方の加工装置１８は、段部を形成するために働き、他方の加工装置１９は、エンボス加工部を形成するために働く。互いに異なる両加工装置１８，１９は、上側工具４において回転軸線２０を中心として回転可能である。両加工装置１８，１９は、ローラ２１として形成された共通の回転体に、負荷軸線１１に対して直角に相並んで位置している。さらに、両加工装置１８，１９は、工具回転軸線１３を中心として互いに連なっている。

ローラ２１は、上側工具４の基体１６に、回転軸受け（詳細に図示せず）により支承されている。ローラ２１は、その回転軸線２０に沿って大小異なる大きさの横断面を有している。この横断面変化より、回転可能な加工装置１８および１９がローラ２１に形成される。

下側工具５は基体２２を有している。この基体２２には前後左右全ての方向に回転可能な球体２３が支承されている。判り易くするために、球体２３の支承部は部分的に切り開かれて図示されている。この支承部は、多数の小さな支承球体２４を有している。下側工具５の上面は加工したい金属薄板２のための工作物載置台を形成している。加工したい金属薄板２と下側工具５との間の摩擦を減じるために、下側工具５には回転可能に支承された複数の支持球体２５が設けられている。

全ての方向に回転可能な球体２３には、工作物加工時にそれぞれ一方の加工装置１８，１９と共に１つの装置ペア（装置対）を形成する回転可能な対向装置２６が設けられている。特に、全ての方向に回転可能な球体２３の表面全体が、回転可能な対向装置２６を成している。

図２の左側の部分図に示された状態では、工具３は、第1の加工装置１８と対向装置２６とから成る装置ペアが工作物加工のために有効にされた状態に位置している。加工したい金属薄板２は、第1の加工装置１８と、対向装置２６とによって負荷軸線１１に沿って負荷される。図２の左側に示した状態を起点として、金属薄板２は座標ガイド９によって工具３に対して相対的に、図２の図平面に対して垂直に延びる方向に運動させられる。各工作物面に沿って加工装置１８と、該加工装置１８と協働する対向装置２６とを転動させながら、連続的な作業形式で金属薄板２に段部が形成される。

図２の右側の部分図に示した状態では、工具３は、第2の加工装置１９と対向装置２６とから成る装置ペアが工作物加工のために有効にされた状態に位置している。この場合、金属薄板２と、工具３との、図２の図平面に対して垂直に延びる方向への相対運動により、加工装置１９と対向装置２６とを、それぞれ対応する工作物面に沿って転動させながら、金属薄板２にエンボス加工部の形の変形加工部が形成される。

湾曲された形状を有する輪郭を形成するためには、上側工具４と下側工具５とが、機械側の回転駆動装置１２によって工具回転軸線１３を中心として同期的に回転されるので、ローラ２１の回転軸線２０は、形成したい輪郭の長手方向に対して常に垂直に延びている。これによって、回転可能な加工装置１８もしくは１９の、該加工機械１８，１９にそれぞれ対応する工作物面に沿った最適な転動が保証される。

図２の左側に示した状態と、図2の右側に示した状態とを交換するためには、下側工具５が、上側工具４に対して、下側工具５の回転駆動装置１２により工具回転軸線１３を中心として１８０°の角度だけ回転させられる。場合によっては、上側工具４が予め上昇させられて、下側工具５の回転後に再び降下されなければならない。

上記の相対回転運動により、回転可能な加工装置１８または１９のうちそれぞれ一方の加工装置を有する互いに異なる２つの装置ペアが、工作物加工のために作動可能となる。

この相対回転運動は、上側工具４を停止させたまま、下側工具５の回転させることによって行われる。択一的には、いずれか一方の装置ペアを有効にするこの相対回転運動を、上側工具４の単独の回転運動により行うか、または上側工具４と下側工具５との互いに重畳した回転運動によって行うこともできる。

図３に示した実施例では、第２の構成の工具３０が、金属薄板２の変形加工のために働く。工具３０は、図１および図２に示した工具３とほぼ一致している。工具３０は、回転可能な２つの加工装置３１，３２を有している。これらの加工装置３１，３２は、回転軸線３３を中心として回転可能であり、共通の回転体もしくは共通のローラ３４に設けられている。回転可能な１つの対向装置３５は、全ての方向に回転可能な球体３６に形成されている。

工具３０の場合、作動可能な両装置ペアを用いて、加工したい金属薄板２に段部が形成される。第１の加工装置３１の使用時には比較的低い段部のみが形成され得る。基体側の切欠き３７に基づいて、第２の加工装置３２を用いると比較的高い段部が形成され得る。

図４には、金属薄板２を変形加工するための第３の構成の工具４０が示されている。既に述べた工具３および工具３０とは異なり、工具４０は回転可能な２つの対向装置４１，４２を有している。これらの対向装置４１，４２はそれぞれ、球体４３，４４に設けられている。作動機構（詳細に図示せず）を用いて、両対向装置４１，４２のうち一方の対向装置が機能位置に移動させられる。図４に示した状態では、一方の対向装置４１がその機能位置に位置している。この機能位置では、一方の対向装置４１が他方の対向装置４２に比べて金属薄板２に向かって突出している。

一方の対向装置４１と回転可能な第１の加工装置４５とは、工作物加工のために有効にされた装置ペアを形成する。他方の対向装置４２は図４では、非機能位置に位置している。

作動機構により他方の対向装置４２がその機能位置に移動させられると同時に、一方の対向装置４１が非機能位置に移動させられると、他方の対向装置４２と回転可能な第２の加工装置４６とから成る装置ペアが工作物加工のために作動可能にされる。

上述した２つの装置ペアに対して択一的には、付加的に第３の装置ペアが工作物加工のために作動可能である。このためには、図４に図示した状態を起点として、下側工具４７が上側工具４８に対して相対的に１８０°の角度だけ工具回転軸線１３を中心として回転させられる。択一的には上側工具４８のみが回転させられるか、または上下両工具部分が互いに重畳して回転させられてもよい。いずれの場合でも、一方の対向装置４１と回転可能な第３の加工装置４９とから成る装置ペアが作動可能にされる。

工具４０の、回転可能な全ての加工装置４５，４６，４９は、１つの共通の回転体もしくは共通のローラ５０に設けられている。このローラ５０は、負荷軸線１１に対して直角に延びる回転軸線５１を中心として上側工具４８において回転可能である。

図５に示した実施例では、概略的な平面図で示した第４の構成の工具の下側工具５２が、全ての方向に回転可能な３つの球体５３，５４，５５に設けられた回転可能な対向装置を有している。これらの球体５３，５４，５５は、工具回転軸線１３を中心とした１つの円軌道５６上に配置されている。図４に示した工具４０に相応して、球体５３，５４，５５は、それぞれ作動機構（詳細に図示せず）によって機能位置に移動可能である。第１の球体５３は、第２第３の球体５４，５５よりも大きな直径を有している。対応する上側工具には、回転可能な加工装置が設けられていて、これらの加工装置は、それぞれ下側工具５２に設けられた回転可能な対向装置のうち１つと、工作物加工のために作動可能な装置ペアを形成する。

図６には、第５の構成の工具６０につき、種々の回転可能な加工装置を有する互いに異なる装置ペアを工作物加工のために作動可能にするための別の手段が図示されている。

工具６０は、回転軸線６３を中心として回転可能なローラ６４の形の回転体に設けられた回転可能な２つの加工装置６１，６２を有している。対向装置６５は、全ての方向に回転可能な球体６６に設けられている。ローラ６４は、加工装置６１，６２と一緒に、上側工具６８の基体６７において回転軸線６３の方向に移動可能である。

図６に示した状態では、第２の加工装置６２と対向装置６５とから成る装置ペアが、工作物加工のために有効にされた状態に位置している。この状態を起点として、回転可能な第１の加工装置６１と対向装置６５とから成る装置ペアを工作物加工のために作動可能にするためには、加工装置６１と加工装置６２とが、対向装置６５に対して相対的に回転軸線６３の方向に移動させられる。

加工装置６１，６２と、対向装置６５との相対運動は、上側工具６８の基体６７においてローラ６４を回転軸線６３の方向に移動させることにより行われる。この場合ローラ６４は、第１の加工装置６１が、対向装置６５の上方に配置されるようになるまで移動させられる。

場合によっては、上側工具６８は、ローラ６４が移動される前に、金属薄板２から上昇させられなければならない。ローラ６４の移動後に、上側工具６８は、工作物加工のために再び工作物２上に降下させられる。

工具６０では、工作物加工のために作動可能にされた装置ペアがほぼ中心に配置されている。したがって中心外での工作物加工の際に生ぜしめられる恐れのある横方向力および瞬間負荷が阻止されるか、または少なくとも減じられる。

金属薄板を加工するための工具の、上記構成とは異なる構成も考えられる。たとえば回転可能な加工装置および対向装置として、カッティングエッジが設けられていてもよい。

Claims (10)

1. 板状の工作物、特に金属薄板の加工、特に変形加工および／または切断加工のための工具であって、
   −第１の工具部分（４，４８，６８）および第２の工具部分（５，４７，５２）が設けられており、第１の工具部分（４，４８，６８）と、第２の工具部分（５，４７，５２）とは、両工具部分（４，５，４７，４８，５２，６８）が１つの負荷軸線（１１）に沿って互いに向かい合って位置するように、加工したい工作物（２）の互いに反対の側に配置可能であり、
   −少なくとも２つの回転可能な加工装置（１８，１９，３１，３２，４５，４６，４９，６１，６２）が設けられており、該加工装置が、第１の工具部分（４，４８，６８）において負荷軸線（１１）に対して直角に延びる少なくとも１つの回転軸線（２０，３３，５１，６３）を中心として回転可能であって、負荷軸線（１１）に対して直角な方向で互いに連なり合っており、
   −少なくとも１つの対向装置（２６，３５，４１，４２，６５）が、第２の工具部分（５，４７，５２）に設けられており、
   前記回転可能な種々の加工装置（１８，１９，３１，３２，４５，４６，４９，６１，６２）のうちの少なくとも１つの加工装置と、１つの対向装置（２６，３５，４１，４２，６５）とが、工作物加工のために１つの装置ペアを形成する形式のものにおいて、
   種々の回転可能な加工装置（１８，１９，３１，３２，４５，４６，４９，６１，６２）を有する互いに異なる装置ペアが、工作物加工のために作動可能であり、
   第１の工具部分（４，４８，６８）と、第２の工具部分（５，４７，５２）とが、負荷軸線（１１）に対して平行に延びる工具回転軸線（１３）を中心として、互いに対して相対的に回転可能であり、対向装置（２６，３５，４１，６５）と、回転可能な加工装置（１８，１９，３１，３２，４５，４９，６１，６２）とが、工具回転軸線（１３）を中心として互いに対して相対的に回転可能でありかつ対向装置（２６，３５，４１，６５）および／または回転可能な加工装置（１８，１９，３１，３２，４５，４９，６１，６２）が、工具回転軸線を中心として互いに連なり合っていることにより、同一の対向装置（２６，３５，４１，６５）に、回転可能な種々の加工装置（１８，１９，３１，３２，４５，４９，６１，６２）が対応可能である、
   ことを特徴とする、板状の工作物の加工のための工具。
2. 第１の工具部分（４，４８，６８）に、互いに異なる、回転可能な少なくとも２つの加工装置（１８，１９，３１，３２，４５，４６，４９，６１，６２）が設けられている、請求項１記載の工具。
3. 回転可能な少なくとも２つの加工装置（１８，１９，３１，３２，４５，４６，４９，６１，６２）が、１つの共通の回転体に設けられており、該回転体が、第１の工具部分（４，４８，６８）において回転可能である、請求項１または２記載の工具。
4. 共通の回転体が、その回転軸線（２０，３３，５１，６３）に沿って大小異なる横断面を有していることにより、該回転体が、回転可能な種々の加工装置（１８，１９，３１，３２，４５，４６，４９，６１，６２）を形成している、請求項３記載の工具。
5. 共通の回転体が、ローラ（２１，３４，５０，６４）として形成されている、請求項３または４記載の工具。
6. 回転可能な少なくとも１つの対向装置（２６，３５，４１，４２，６５）が設けられており、該対向装置（２６，３５，４１，４２，６５）が、第２の工具部分（５，４７，５２）において回転可能である、請求項１から５までのいずれか１項記載の工具。
7. 回転可能な少なくとも１つの対向装置（２６，３５，４１，４２，６５）が、全ての方向に回転可能な球体（２３，３６，４３，４４，５３，５４，５５，６６）に設けられている、請求項６記載の工具。
8. 回転可能な少なくとも１つの対向装置（２６，３５，４１，４２，６５）および回転可能な少なくとも１つの加工装置が、全ての方向に回転可能な球体（２３，３６，４３，４４，５３，５４，５５，６６）に設けられている、請求項６記載の工具。
9. 回転可能な少なくとも１つの加工装置が、全ての方向に回転可能な球体に設けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載の工具。
10. 作動させたい装置ペアの対向装置（４１，４２）および／または加工装置が、機能位置へ移動可能であることにより、回転可能な種々の加工装置（４５，４６，４９）を有する互いに異なる装置ペアが、工作物加工のために作動可能であり、前記機能位置において、対向装置（４１，４２）および／または加工装置が、工作物加工時に、少なくとも１つの別の対向装置（４１，４２）もしくは少なくとも１つの別の加工装置に比べて、工作物（２）に向かって突出している、請求項１から９までのいずれか１項記載の工具。

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