JP7262101B2

JP7262101B2 - 自動センターポンチング機

Info

Publication number: JP7262101B2
Application number: JP2019027535A
Authority: JP
Inventors: 育夫荻原
Original assignee: 有限会社アイサン技研
Priority date: 2019-02-19
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2023-04-21
Anticipated expiration: 2039-02-19
Also published as: JP2020131541A

Description

特許法第３０条第２項適用１．平成３０年１０月４日のビジネスフェア２０１８に出展したことによる公開

本発明は、ワークにポンチマークを打刻する自動センターポンチング機に関する。

従来、自動的にポンチ作業を行なうことを目的として、実用新案登録第３０５６０１０号公報に、テーブル上に載置されたワークに対し、Ｘ－Ｙ直交ロボットによってＸ軸Ｙ軸方向に移動しながらＺ軸方向にポンチを動作させ、ワークの任意の位置にポンチ打刻をする装置が開示されている。

また、ワークに対して刻印用ツールを自動的に押し付け状態に保持することを目的として、特開昭６３－９３５７５号公報に、エア圧によって下降するピストンと、打撃ロッドと、ピストン及び打撃ロッドを上方向に付勢するそれぞれのスプリングを備えるエアハンマ装置が開示されている。

実用新案登録第３０５６０１０号公報特開昭６３－９３５７５号公報

しかし、特許文献１に開示されている装置では、ポンチの上下方向の駆動についてその名称を「ポンチ打刻用クランク部」とするとともに、明細書には「クランク部にあるモータが駆動することによりクランクが回転し、符号１０のバネ圧によりポンチを下に押しやりポンチングする（明細書段落番号「００２４」）」としか記載されておらず、その構成が明確でない。

また、特許文献２に開示されている装置では、ピストン及び打撃ロッドの戻りにスプリングを用いているため、スプリングの反発力の分、打撃力が弱くなるとともに、部品点数が増加して構成が複雑となる。また、スプリングの折損等のトラブル発生時にその内部を分解せずに目視することが困難である。ここで、スプリングを用いない構成も考えられるが、係る場合、ピストン及び打撃ロッドを個別に駆動するためのエア機構が必要となり、やはり構成が複雑となる。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、懸下部によってポンチを吊り下げてポンチをハンマの動きに連動させることで、装置の構成を簡素で効率がよいものにするとともに、トラブル発生時の対処を容易にする自動センターポンチング機を提供することを目的とする。

本発明の自動センターポンチング機は、
ワークを載置させるテーブルと、
前記ワークにポンチマークを打刻するポンチと、
前記ポンチを上下方向にスライド可能に支持するＺ軸用直動案内機構と、
前記ポンチに打撃を与えるハンマと、
前記ハンマを上下方向に駆動するハンマ駆動機構と、
前記ハンマが上昇しているときは前記ポンチを前記ハンマによって前記ワークから浮かせた状態で吊り下げ、前記ハンマが下降しているときは前記ポンチに対する前記ハンマの打撃を妨げない懸下部と、
を備えることを特徴とする。

本発明の自動センターポンチング機によれば、懸下部によって、ハンマが上昇しているときはポンチをワークから浮かせた状態で吊り下げている。また、懸下部は、ハンマが下降しているときはポンチに対するハンマの打撃を妨げない。これにより、ハンマが下降を始めたときにポンチも自重によって下降を始める。次に、ハンマがさらに下降することによりポンチをワークに当接させつつ、ハンマによってポンチを打撃することができる。さらに、打撃後にハンマが上昇すると、ハンマに引き上げられてポンチも上昇しワークから浮いた状態に戻る。これらの繰り返しで、ワークにポンチマークを打刻することができる。

本発明の自動センターポンチング機の好ましい例は、
前記ポンチ、前記Ｚ軸用直動案内機構、前記ハンマ、前記ハンマ駆動機構、前記懸下部を備えるポンチング部を、前記テーブルの水平方向に移動可能に支持する水平軸用案内機構と、
前記ポンチング部を前記テーブルの任意の位置に移動させる水平軸用駆動機構と、
をさらに備えることを特徴とする。

本発明の自動センターポンチング機の好ましい例によれば、ポンチング部を水平軸用案内機構及び水平軸用駆動機構によって自由に移動させることができるため、ワークの任意の位置にポンチマークを打刻することができる。

本発明の自動センターポンチング機の好ましい例は、
前記懸下部が、
上下方向に渡されるロッドと、
前記ハンマ側又は前記ポンチ側の一方に設けられ前記ロッドの一端を固定するロッド固定部と、
前記ハンマ側又は前記ポンチ側の他方に設けられ前記ロッドを摺動可能に貫通させる貫通孔と、
前記ロッドの他端が前記貫通孔から抜けないようにするロッド止め部と、
を備えることを特徴とする。

本発明の自動センターポンチング機の好ましい例によれば、固定部に固定されたロッド、貫通孔、ロッド止め部によってポンチを吊り下げている。このため、簡素ながら信頼性の高い装置とすることができる。また、固定部をポンチ側に設ける構成では、ロッドの重さもポンチに加えることができ、ハンマ下降時における速やかなポンチの下降を促進させることができる。

本発明の自動センターポンチング機の好ましい例は、
前記ロッドが前記貫通孔に接触しないよう遊嵌されていることを特徴とする。

本発明の自動センターポンチング機の好ましい例によれば、ロッドが貫通孔に接触しないよう遊嵌されているため、ロッドと貫通孔との接触によるダストの発生がなく、当該場所に対する給油等のメンテナンスも不要となる。

本発明の自動センターポンチング機の好ましい例は、
前記ハンマが前記Ｚ軸用直動案内機構にスライド可能に支持されていることを特徴とする。

本発明の自動センターポンチング機の好ましい例によれば、ハンマとポンチとが同じＺ軸用直動案内機構にスライド可能に支持されているため、ハンマとポンチが同軸上で動く。また、ハンマによるポンチへの打撃の際、ハンマの軸がぶれることがない。これらにより、ハンマの打撃を確実にポンチに伝えることができる。

以上、説明したように、本発明の自動センターポンチング機によれば、懸下部によってポンチを吊り下げてポンチをハンマの動きに連動させることで、装置の構成を簡素で効率がよいものにするとともに、トラブル発生時の対処を容易にすることができる。

本発明の一実施形態に係る自動センターポンチング機の正面図である。図１に示す自動センターポンチング機の平面図である。ポンチング部の拡大図である。ポンチング部の右側面拡大図である。ハンマ及びポンチが下降する状態を説明する図である。ハンマがさらに下降しポンチがワークに当接した状態を説明する図である。ハンマがさらに下降しハンマがポンチを打撃する状態を説明する図である。

以下、本発明の自動センターポンチング機の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。図１ないし図４に示すように、本実施形態の自動センターポンチング機１は、架台１０と、テーブル２０と、水平軸用案内機構３０と、水平軸用駆動機構４０と、ポンチング部５０と、ワーク押え部８０と、制御部９０とを備える。

架台１０は、本実施形態の自動センターポンチング機１の各構成を配置して支持するためのもので、４本の脚部１１、キャスター１２等を備える。

テーブル２０は、その平らな上面にワーク２が載置されるものであり、左奥側にワーク２を当接させるための突き当てを備える。この突き当ては、ワーク２の左右方向の動きを規制するＸ軸用突き当て２２と、奥行き方向の動きを規制するＹ軸用突き当て２１の２つを備える。

水平軸用案内機構３０は、ポンチング部５０を、テーブル２０の水平方向に移動可能に支持するもので、Ｙ軸用案内機構３１とＸ軸用案内機構３２とを備える。また、水平軸用駆動機構４０は、ポンチング部５０を任意の位置に移動させるもので、Ｙ軸用駆動機構４１とＸ軸用駆動機構４２とを備える。

Ｙ軸用案内機構３１は、架台１０の上面かつテーブル２０の左右の脇に、奥行き方向であるＹ軸方向に沿って設けられる１対の直動案内機構を備える。この直動案内機構としては、レール３４ａ，３４ｂとレールに沿って移動可能なキャリッジ３６とを備える公知のものを採用することができる。Ｙ軸用駆動機構４１は、図１及び図２における左側の直動案内機構の近傍に設けられ、Ｙ軸用案内機構３１に支持されたＸ軸用案内機構３２及びＸ軸用駆動機構４２を任意の位置に移動可能とする。Ｙ軸用駆動機構４１としては、ボールねじと軸受、又は直動型モータ等の公知のアクチュエータを採用することができる（Ｘ軸用駆動機構４２も同様。）。

Ｘ軸用案内機構３２は、橋形部３３と、１対の直動案内機構とを備える。橋形部３３は、上記１対のＹ軸用の直動案内機構のキャリッジ３６上に門形に渡されるものである。この橋形部３３の左側が、ブラケット３７等によってＹ軸用駆動機構４１に接続されている。このＸ軸用の１対の直動案内機構は、１対のレール３５とキャリッジ３８とを備え、橋形部３３の上下に１本ずつ、水平かつ左右方向に沿って配置される。Ｘ軸用駆動機構４２は、橋形部３３の上端近傍に設けられ、Ｘ軸用案内機構３２に支持されたポンチング部５０を任意の位置に移動可能とする。

ポンチング部５０は、Ｘ軸用案内機構３２のキャリッジ３８に支持されるもので、シリンダベース５１と、ハンマ駆動機構５２と、ハンマ５４と、ポンチベース６０と、Ｚ軸用直動案内機構６１と、ポンチ６３と、懸下部７０とを備える。なお、ポンチング部５０の動作に必要な配管、配線等は、略チェーン状に構成されて湾曲可能なケーブル・ホース支持案内装置１５に収納される。

シリンダベース５１は、Ｘ軸用案内機構３２のキャリッジ３８に支持される板状部材で、ポンチング部５０の各構成要素が取付けられるものである。このシリンダベース５１の一部は、平面視でＬ字状になって奥側に延伸され、Ｘ軸用駆動機構４２に接続される（図２参照）。

ハンマ駆動機構５２は、シリンダベース５１の上部かつ前面に設けられるもので、ハンマ５４を上下方向に駆動するものである。本実施形態では、このハンマ駆動機構５２に空気圧シリンダ５２を用いている。また、この空気圧シリンダ５２の動作速度向上のため、空気圧シリンダ５２の排気には、急速排気弁（図示せず）を採用している。ハンマ５４は、空気圧シリンダ５２のシリンダロッド５３の先端に、フローティングコネクタ５６を介して設けられる直方体又は円筒形をなす金属製の塊である。このハンマ５４は、後述するＺ軸用直動案内機構６１のレール６２にキャリッジ６４ａによって上下方向へスライド可能に支持され、下降時にその先端５５で、ポンチ当て６６を介してポンチ６３を打撃する。なお、ハンマ駆動機構５２には、本実施形態のような空気圧シリンダ５２以外にも、ソレノイド等の公知のアクチュエータを用いることができる。

Ｚ軸用直動案内機構６１は、１本の直動案内機構が用いられ、レール６２とキャリッジ６４ａ，６４ｂとを備える。レール６２は、シリンダベース５１のうちハンマ駆動機構５２の下側に、上下方向に沿って配置される。キャリッジ６４ａ，６４ｂは、該レール６２に係合された状態で上下方向に摺動可能とされるとともに、ハンマ５４及びポンチベース６０を支持する。ポンチベース６０は、板状部材であり、ポンチを前面から押されるポンチ押え６５とともに、ワーク２にポンチマークを打刻するためのポンチ６３を支持する。このようにしてポンチ６３は、Ｚ軸用直動案内機構６１によって上下方向にスライド可能に支持される。なお、上下方向に移動可能なポンチ６３とハンマ５４とは、Ｚ軸用直動案内機構６１によって同軸上に支持される。

懸下部７０は、ポンチ６３をハンマ５４に吊り下げるもので、ロッド７１と、ロッド固定部７３と、貫通孔７７と、ロッド止め部７８とを備える。ロッド７１は、上下方向に渡される棒状部材である。ロッド固定部７３は、ロッド７１の一端を固定するもので、本実施形態では、ポンチベース６０の側方に張り出されており、雌ねじ７６が設けられたブロック材７４を備える。この雌ねじ７６にロッド７１の一端に設けられた雄ねじ７２が螺着され、これらのブロック材７４、雌ねじ７６、及びロッド７１の一端に設けられた雄ねじ７２でロッド固定部７３が構成される。

貫通孔７７は、ロッド７１を摺動可能に貫通させるものであり、本実施形態では、ハンマ５４の側方に張り出されたブロック材７５に設けられている。この貫通孔７７は、ロッド７１のうちロッド固定部７３とロッド止め部７８との間に位置する。また、貫通孔７７は、ロッド７１に対して隙間ばめとして貫通孔７７の内面とロッド７１とを摺動させることができるが、本実施形態では、貫通孔７７の径ｄ１をロッド７１の径ｄ２に対して１ｍｍ～２ｍｍ程度大きくしている。このように貫通孔７７を大きく構成することでロッド７１が遊嵌され、貫通孔７７の内面とロッド７１とが接触することがなくなる。

ロッド止め部７８は、ロッド７１の他端が貫通孔７７から抜けるのを防止するもので、貫通孔７７の径より大きな環状部材等が、ロッド７１の他端又は他端近傍に螺着又は締まりばめ等の方法で装着されることで構成される。なお、本実施形態では、ロッド固定部７３がポンチ６３側に設けられ、貫通孔７７及びロッド止め部７８がハンマ５４側に設けられているが、これを逆にして、ロッド固定部７３をハンマ５４側、貫通孔７７及びロッド止め部７８をポンチ６３側に設けてもよい。なお、ロッド７１の長さ及びロッド止め部７８の位置を調整することで、ワーク２をテーブル２０に載置させずに空打ちをしてもハンマ５４の下降時にポンチ６３がテーブル２０に接触せず、かつ、ワーク２の厚さが増加してもハンマ５４の上昇時にはポンチ６３とワーク２との間に隙間を設けて対応させることができる。

ワーク押え部８０は、Ｙ軸用案内機構３１のうち左側の直動案内機構のレール３４ａに配置されるものであり、保持機能付きキャリッジ８１と、ワーク当接部８２とを備える。保持機能付きキャリッジ８１は、通常はバネ等の力でレール３４ａを保持してレール３４ａに対して移動しないようにされており、空気圧又はレバー操作等の外力によって該保持を解除すると、レール３４ａに沿って移動可能なように構成される。そして、テーブル２０の上を奥行き方向であるＹ軸方向に移動させて、ワーク当接部８２によってワーク２をＹ軸用突き当て２１に押さえつけた状態で、保持機能付きキャリッジ８１によってレール３４ａを保持してワーク２を固定するのである。なお、ワーク押え部８０の動作に必要な配管、配線等は、ケーブル・ホース支持案内装置１６に収納される。

制御部９０は、上述の水平軸用駆動機構４０及びポンチング部５０等を制御するもので、タッチパネル９１、プログラマブルコントローラ（図示せず）等を備える。そして、タッチパネル９１からワーク２に対してポンチ６３を打刻する任意の座標を入力して、プログラマブルコントローラによって水平軸用駆動機構４０及びポンチング部５０等を制御し動作させる。また、本実施形態の自動センターポンチング機１は、周囲を囲う枠体１３、安全性を高めるためのエリアセンサ１４、その他動作に必要な構成要素を備える。

次に、図３ないし図７を参照して、本実施形態の自動センターポンチング機１の動作を説明する。図３はポンチング部５０及び懸下部７０の拡大図、図４はポンチング部５０の側面拡大図である。また、図５はハンマ５４及びポンチ６３が下降を始めた状態を説明する図、図６はハンマ５４がさらに下降しポンチ６３がワーク２に当接した状態を説明する図、図７はハンマ５４がさらに下降してハンマ５４がポンチ６３を打撃する状態を説明する図である。

先ず、図３及び図４の状態で水平軸用案内機構３０及び水平軸用駆動機構４０によって、ポンチング部５０をテーブル２０（ワーク２）の任意の位置に移動させる（図１及び図２参照）。このとき、ハンマ５４は上昇した状態であり、ポンチ６３も懸下部７０によって吊り下げられて上昇し、ポンチ６３とワーク２とが干渉することがない。

次に、図５に示すように、ハンマ５４が下降を始めると（図中のシリンダロッド５３の長さＬ参照。図６、図７についても同様。）、懸下部７０によって吊り下げられるとともに、Ｚ軸用直動案内機構６１に支持されたポンチベース６０及びポンチ６３も自重で下降を始める。このとき、本実施形態ではロッド固定部７３がポンチ６３側に設けられており、ロッド７１の重さもポンチ６３側に加えられる。これにより、ポンチ６３の速やかな下降が期待できる。

次に、図６に示すように、ハンマ５４がさらに下降すると、ポンチ６３はワーク２に当接される。このとき、ポンチ６３及びポンチベース６０はこれ以上下降することはないが、ハンマ５４はさらに下降するため、貫通孔７７はロッド７１の中程までスライドする。ここで、本実施形態の自動センターポンチング機１では、貫通孔７７とロッド７１が遊嵌されており、貫通孔７７の内面とロッド７１とが接触しない。このため、貫通孔７７がロッド７１に対して相対的に移動してもダストの発生がなく、ロッド７１等への給油等のメンテナンスも不要となる。一方、貫通孔７７とロッド７１とが隙間ばめされて、貫通孔７７の内面とロッド７１とが摺動する形態では、ハンマ５４を高速で下降させたとき、摺動による摩擦でポンチ６３を下降させようとする力が働くため、ポンチ６３がワーク２に浮いた状態で元の位置に残ることを防止することができる。また、ポンチ６３がワーク２に当接されたときの僅かな跳ね返りを、摺動による摩擦で低減させる効果が期待できる。

次に、図７に示すように、ハンマ５４がさらに下降すると、ハンマ５４の先端５５で、ポンチ当て６６を介してポンチ６３を打撃する。この打撃の衝撃で、ワーク２にポンチマークが打刻される。このとき、貫通孔７７はさらにスライドして、図６のときより相対的にロッド７１の下側に位置する。次に、ハンマ５４が上昇すると、図６、図５、図３と図４の状態に順に戻っていく。そして、ポンチング部５０は、水平軸用案内機構３０及び水平軸用駆動機構４０によって次の打刻位置に移動され、打刻を繰り返す。

以上、説明したように、本実施形態の自動センターポンチング機１によれば、懸下部７０によってポンチ６３をハンマ５４に吊り下げることで、ポンチ６３をハンマ５４に連動させている。これにより、装置を簡易な構成とすることができ、故障等の少ない装置とすることができるとともに、懸下部７０がシリンダ等に収納されずに露出されており点検等が容易である。また、ポンチ６３やハンマ５４を元の位置に戻すためのスプリング等が介在しないため、ハンマ５４とポンチ６３の動作を妨げるものがなく、ハンマ駆動機構５２の駆動力を略全て利用することができ、効率の良い装置とすることができる。また、スプリング等がないため、ハンマ駆動機構５２には汎用品のアクチュエータを用いることができ、装置の設計製造が容易となる。さらに、ポンチ６３を懸下部７０で吊り下げるという構成から、ワーク２の厚さに幅広く対応させることができ、ワーク２の厚さが変動しても、ポンチ６３やハンマ５４の下降端及び上昇端を調整する必要がない。理論的には懸下部７０のロッド７１における貫通孔７７のスライド可能な距離に近い寸法の、ワーク２の厚さに対応させることができる。

なお、上述の自動センターポンチング機１は、本発明の例示であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲においてその構成を適宜変更することができる。例えば、水平軸用案内機構３０及び水平軸用駆動機構４０を設けない構成として、ポンチマークの打刻毎にワーク２を取り替える、又はワーク２を移動させる構成としてもよい。また、懸下部７０は、例えば、ロッド７１の代わりにチェーン又はワイヤ等で吊り下げる構成としてもよい。さらに、ロッド７１自体を伸縮性を有するものとして、ロッド７１の両端にロッド固定部７３を設けてもよい。

１・・自動センターポンチング機、２・・ワーク、
１０・・架台、１１・・脚部、１２・・キャスター、１３・・枠体、１４・・エリアセンサ、１５，１６・・ケーブル・ホース支持案内装置、
２０・・テーブル、２１・・Ｙ軸用突き当て、２２・・Ｘ軸用突き当て、
３０・・水平軸用案内機構、３１・・Ｙ軸用案内機構、３２・・Ｘ軸用案内機構、３３・・橋形部、３４ａ，３４ｂ，３５・・レール、３６・・キャリッジ（Ｙ軸用）、３７・・ブラケット、３８・・キャリッジ（Ｘ軸用）
４０・・水平軸用駆動機構、４１・・Ｙ軸用駆動機構、４２・・Ｘ軸用駆動機構、
５０・・ポンチング部、５１・・シリンダベース、５２・・ハンマ駆動機構（空気圧シリンダ）、５３・・シリンダロッド、５４・・ハンマ、５５・・先端、５６・・フローティングコネクタ、
６０・・ポンチベース、６１・・Ｚ軸用直動案内機構、６２・・レール、６３・・ポンチ、６４ａ，６４ｂ・・キャリッジ（Ｚ軸用）、６５・・ポンチ押え、６６・・ポンチ当て、
７０・・懸下部、７１・ロッド、７２・・雄ねじ、７３・・ロッド固定部、７４，７５・・ブロック材、７６・・雌ねじ、７７・・貫通孔、７８・・ロッド止め部、
８０・・ワーク押え部、８１・・保持機能付きキャリッジ、８２・・ワーク当接部、
９０・・制御部、９１・・タッチパネル、
ｄ１，ｄ２・・径、長さ・・Ｌ、

Claims

ワークを載置させるテーブルと、
前記ワークにポンチマークを打刻するポンチと、
前記ポンチを上下方向にスライド可能に支持するＺ軸用直動案内機構と、
前記ポンチに打撃を与えるハンマと、
前記ハンマを上下方向に駆動するハンマ駆動機構と、
前記ハンマが上昇しているときは前記ポンチを前記ハンマによって前記ワークから浮かせた状態で吊り下げ、前記ハンマが下降しているときは前記ポンチに対する前記ハンマの打撃を妨げない懸下部と、を備え、
前記懸下部が、
上下方向に渡されるロッドと、
前記ハンマ側又は前記ポンチ側の一方に設けられ前記ロッドの一端を固定するロッド固定部と、
前記ハンマ側又は前記ポンチ側の他方に設けられ前記ロッドを摺動可能に貫通させる貫通孔と、
前記ロッドの他端が前記貫通孔から抜けないようにするロッド止め部と、を備えることを特徴とする自動センターポンチング機。
前記ロッドが前記貫通孔に接触しないよう遊嵌されていることを特徴とする請求項１に記載の自動センターポンチング機。
ワークを載置させるテーブルと、
前記ワークにポンチマークを打刻するポンチと、
前記ポンチを上下方向にスライド可能に支持するＺ軸用直動案内機構と、
前記ポンチに打撃を与えるハンマと、
前記ハンマを上下方向に駆動するハンマ駆動機構と、
前記ハンマが上昇しているときは前記ポンチを前記ハンマによって前記ワークから浮かせた状態で吊り下げ、前記ハンマが下降しているときは前記ポンチに対する前記ハンマの打撃を妨げない懸下部と、を備え、
前記ハンマが前記Ｚ軸用直動案内機構にスライド可能に支持されていることを特徴とする自動センターポンチング機。
前記ポンチ、前記Ｚ軸用直動案内機構、前記ハンマ、前記ハンマ駆動機構、前記懸下部を備えるポンチング部を、前記テーブルの水平方向に移動可能に支持する水平軸用案内機構と、
前記ポンチング部を前記テーブルの任意の位置に移動させる水平軸用駆動機構と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の自動センターポンチング機。