KR20150126934A

KR20150126934A - 펀치 장치

Info

Publication number: KR20150126934A
Application number: KR1020157028114A
Authority: KR
Inventors: 고 아사이
Original assignee: 에스엠시 가부시키가이샤
Priority date: 2013-04-10
Filing date: 2014-04-04
Publication date: 2015-11-13
Also published as: MX363233B; CN105102145A; EP2983844B1; RU2631569C9; MX2015014122A; CN105102145B; RU2631569C2; US20160038990A1; JP5971595B2; TWI551429B; WO2014168227A1; RU2015142856A; TW201501918A; US9981299B2; BR112015025630A2; BR112015025630B1; KR101749237B1; JP2014205151A; EP2983844A1

Abstract

펀치 장치(10)는, 구동 유닛(18)과, 이 구동 유닛(18)에 의해 출력된 구동력을 로드(16)에 전달하는 구동력 전달기구(20)를 포함한다. 이 구동력 전달기구(20)에는 피스톤 로드(68)에 연결되는 캠 블록(34)에 캠 홈(102)이 형성되고, 이 캠 홈(102)에는 로드(16)에 연결된 변위체(100)에 축 지지된 회전 롤러(104)가 삽입된다. 이 캠 홈(102)은, 캠 블록(34)의 변위 방향에 대해서 소정 각도 기울어진 제1 홈부(112) 및 제2 홈부(114)를 갖는다. 로드(16)가 워크(W)를 향하여 하강할 때, 회전 롤러(104)는 제2 홈부(114)로부터 경사각도가 작은 제1 홈부(112)로 이동하고, 그에 따라 로드(16)에 전달되는 구동력이 증가된다.

Description

펀치 장치 {PUNCH APPARATUS}

본 발명은, 구동 유닛의 구동작용 하에 로드를 워크를 향하여 축방향으로 밀어내, 워크에 천공 등을 실시하는 펀치 장치에 관한 것이다.

종래부터, 시트 상의 워크에 대해서 펀치를 밀어냄으로써 구멍을 형성하기 위한 펀치 장치가 알려져 있다.

이러한 펀치 장치는, 예를 들면, 미국특허 제6,450,082호에 개시된 바와 같이, 2개의 포트를 갖는 몸체의 내부에 부채꼴의 실린더 챔버가 형성되고, 그 챔버의 내부에 지지점으로서 기능하는 상단부 주위에서 기울어질 수 있는 피스톤이 설치되고, 이 피스톤의 대략 중앙부에 지지되는 링크를 통하여 로드가 연결되어 있다. 링크의 일단부는 핀을 통하여 피스톤에 회전 가능하게 지지되며, 마찬가지로 링크의 타단부는 로드의 상단부에 대해서 핀을 통하여 회전 가능하게 지지된다. 또, 로드는 몸체의 내부에서 연직방향으로 변위 가능하게 지지되고, 로드의 하단부에는 워크를 가공할 때에 사용되는 펀치가 장착되어 있다.

그리고, 한 쪽 포트에 압력유체를 공급하여, 피스톤의 일단부를 지지점으로서 피스톤의 타단부 측을 위쪽으로 기울어지도록 야기시키고, 이 상태로 워크를 세트하고, 압력유체의 공급을 다른 쪽 포트로 전환시킨다. 이것에 의해, 실린더 챔버에 공급된 압력유체에 의해 피스톤이 가압되어, 피스톤의 타단부 측이 아래로 기울어지고, 그에 따라 링크를 통하여 로드가 아래쪽으로 가압되어 천공 작업 등이 워크에 수행된다. 이 때, 피스톤과 로드 사이에 배치된 링크로 이루어지는 토글 기구(toggle mechanism)에 의해서 피스톤의 변위력이 링크를 통하여 증가되고, 이 증가된 힘이 로드에 전달된다.

그렇지만, 전술한 펀치 장치로는, 토글 기구에 의해서 로드에 대한 출력을 증가시킬 때, 힘의 증가 범위가 좁기 때문에, 보다 광범위하게 출력을 증가시켜, 워크를 더 한층 확실하고 또한 큰 출력으로 가공하고자 하는 요청이 있다.

본 발명은, 로드로부터의 출력을 증가시키고, 또한 힘의 증가 범위를 확대하는 것이 가능한 펀치 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 펀치 장치는, 몸체와, 상기 몸체에 배치되고 축방향으로 변위하는 구동축을 갖는 구동 유닛과, 상기 구동축의 변위 방향에 대해서 소정 각도로 기울어져 배치되고, 상기 몸체에 대해서 변위 가능하게 배치되는 로드와, 상기 구동 유닛에 의해 출력된 구동력을 상기 로드에 전달하는 구동력 전달기구를 포함한다. 상기 구동력 전달기구는 상기 구동축의 변위 방향에 대해서 기울어진 경사부를 가지는 증력기구(power boosting mechanism)를 포함하며, 상기 로드는 상기 구동축의 구동작용 하에 상기 경사부에 의해 가압되고, 그에 따라 상기 로드는 구동력을 증가시키면서 축방향으로 변위한다.

본 발명에 따르면, 구동 유닛의 구동작용 하에 로드가 축방향을 따라서 변위하는 펀치 장치에 있어서, 상기 구동력 전달기구는 구동 유닛에 있어서의 구동축의 변위 방향에 대해서 기울어진 경사부를 갖는 상기 증력기구를 가지며, 상기 증력기구에 있어서 상기 로드는 상기 구동축의 구동작용 하에 상기 경사부에 의해서 가압되고, 그에 따라 상기 로드는 구동력을 증가시키는 동안 축방향으로 변위한다.

따라서, 구동 유닛의 구동작용 하에 구동축이 축방향에 따라서 변위함으로써, 구동력은 경사부에 의해 증가되고, 이 증가된 힘은 로드에 전달되고, 로드는 구동축의 변위 방향에 대해서 기울어진 방향으로 변위한다. 그 결과, 로드에 부여되는 출력은 증력기구에 의해서 증가되며, 그 증가는 경사부의 전체영역에 걸쳐 이루어지기 때문에, 토글 기구를 이용하는 종래의 펀치 장치와 비교하여 폭넓은 증력 범위를 얻을 수 있다.

본 발명의 상기한 그리고 또 다른 목적, 특징 및 장점들은, 구체적인 실시예에 의해서 본 발명의 바람직한 실시형태가 도시되는 첨부 도면들과 함께 취해질 때, 이어지는 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 펀치 장치의 전체 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 펀치 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 III-III 선을 따라 취해진 단면도이다.
도 4는, 도 1의 펀치 장치의 구동 유닛이 구동되어, 로드가 아래쪽으로 밀려나와 워크의 가공을 수행하는 상태를 나타내는 전체 단면도이다.
도 5는, 도 1에 도시된 펀치 장치의 출력특성 및 토글 기구를 이용한 종래의 펀치 장치의 출력특성이 각각 도시되어 있는 특성 곡선도이다.
도 6은, 구동 유닛과 구동력 전달기구 사이의 연결 부위에 플로팅 기구가 제공되는, 변형예에 따른 펀치 장치의 전체 단면도이다.

이 펀치 장치(10)는, 도 1 ~ 도 4에 도시된 바와 같이, 몸체(12)와, 이 몸체(12)의 관통구멍(14)을 따라서 변위 가능하게 설치되는 로드(16)와, 이 로드(16)를 구동시키는 구동 유닛(18)과, 이 구동 유닛(18)으로부터의 구동력을 증가시켜 로드(16)에 전달하는 구동력 전달기구(20)를 포함한다.

몸체(12)는, 예를 들면, 펀치 장치(10)가 설치되는 반송로 등에 고정되는 베이스부(22)와, 이 베이스부(22)에 대해서 위쪽(화살표 A1 방향)으로 돌출하는 본체부(24)를 갖추고 있다. 베이스부(22)는 수평방향(화살표 B1 및 B2 방향)으로 연장하고, 연직방향(화살표 A1 및 A2 방향)으로 베이스부(22)를 관통하는 관통구멍(14)을 갖는다. 관통구멍(14)은, 베이스부(22)의 저면에 개구되고, 본체부(24)를 향하여(화살표 A1 방향) 연장되고, 본체부(24)에 형성된 제1 수납구멍(26)과 연통하고 있다.

본체부(24)는, 예를 들면, 실질적으로 직사각형 블록의 형태이고 그 길이방향으로 실질적으로 중앙부에 제1 수납구멍(26)이 형성된다. 제1 수납구멍(26)은 연직방향(화살표 A1 및 A2 방향)으로 연장하고, 본체부(24)를 두께방향으로 관통하도록 단면이 직사각형으로 형성된다. 더욱 상세하게는, 제1 수납구멍(26)은, 본체부(24)의 양측 면에 개구되고, 베이스부(22)의 관통구멍(14)과 함께 일직선 상에 형성된다. 그리고, 제1 수납구멍(26)에는, 구동력 전달기구(20)을 구성하는 변위체(100) 및 로드(16)가 변위 가능하게 설치된다.

제1 수납구멍(26)의 위쪽(화살표 A1 방향)에는, 본체부(24)를 두께방향으로 관통하도록 축 구멍(28)이 형성된다. 후술하는 지지 롤러(스토퍼)(110)를 지지하는 지지 축(30)이 축 구멍(28)을 통하여 삽입된다. 축 구멍(28)은, 제1 수납구멍(26)의 상단부에 대해서 소정 간격 이격되고, 제1 수납구멍(26)이 연장하는 방향에 실질적으로 직각인 수평방향으로 본체부(24)를 관통한다.

또, 본체부(24)에는, 그 일단부 면으로부터 타단부 면까지 관통하여, 실질적으로 수평방향(화살표 B1 및 B2 방향)으로 연장하는 제2 수납구멍(32)이 형성된다. 제2 수납구멍(32)은, 예를 들면, 단면이 실질적으로 직사각형을 가지며, 본체부(24)의 두께방향으로 대략 중앙부에 형성된다. 그리고, 제2 수납구멍(32)은, 본체부(24)의 내부에서 제1 수납구멍(26)과 교차하고, 축 구멍(28)이 연장하는 방향에 실질적으로 직각으로 배치된다.

더욱 상세하게는, 제1 및 제2 수납구멍(26, 32)은, 몸체(12)의 본체부(24)에서 서로에 대해 교차하는 상태로 형성된다. 그리고, 제2 수납구멍(32)에는, 구동력 전달기구(20)를 구성하는 캠 블록(블록체)(34)이 변위 가능하게 배치된다.

몸체(12)의 양쪽 면에 개구된 제1 수납구멍(26)의 개구부는, 몸체(12)의 양쪽 면에 제1 커버(36)를 각각 장착함으로써 폐쇄되고(도 3 참조), 도 1에 도시된 바와 같이, 몸체(12)의 타단부 면에 개구된 제2 수납구멍(32)의 개구부는 제2 커버(38)를 장착함으로써 폐쇄된다. 또한, 몸체(12)의 상면에 개구된 제1 수납구멍(26)의 개구부는, 제3 커버(40)를 장착함으로써 폐쇄된다. 제1 ~ 제3 커버(36, 38, 40)는, 각각, 복수의 고정나사(42)에 의해서 몸체(12)에 고정된다.

로드(16)는, 예를 들면, 실질적으로 일정한 지름을 갖는 축으로 이루어진다. 로드(16)는, 몸체(12)의 관통구멍(14) 및 제1 수납구멍(26)을 통하여 삽입되고, 이 관통구멍(14)의 내부에 배치된 부시(44)에 의해 축방향(연직방향, 화살표 A1 및 A2 방향)을 따라 변위 가능하게 지지된다. 관통구멍(14)의 개구부에는, 잠금 링(46)을 통하여 커버 링(48)이 설치되고, 이 커버 링(48)의 내주면에 배치된 패킹(50)은 로드(16)의 외주면에 미끄럼 접촉하도록 배치되어, 개구부를 폐쇄함으로써 외부로부터의 먼지 등의 진입이 방지된다.

또, 로드(16)의 끝은, 통상, 커버 링(48) 및 몸체(12)의 저면으로부터 소정 길이만큼 아래쪽(화살표 A2 방향)으로 돌출한다. 로드(16)의 끝의 중앙부에는 부착물(52)이 장착되는 장착구멍(54)이 형성된다. 유지나사(56)가 나사결합되는 나사구멍은 로드(16)의 끝의 외주면으로부터 반경방향으로 관통한다. 나사구멍은 로드(16)의 끝을 통하여 장착구멍(54)까지 관통한다.

부착물(52)은, 예를 들면, 기단측(화살표 A1 방향)에 형성되어 장착구멍(54)에 삽입되는 축부(58)와, 말단측(화살표 A2 방향)에 형성되는 가공부(60)를 포함한다. 단면이 원형인 가공부(60)는, 축부(58)에 대해서 지름이 감소하고, 단부에 절단부를 구비한다. 그리고, 축부(58)가 장착구멍(54)에 삽입된 상태로, 나사구멍에 나사결합된 유지나사(56)의 단부를 축부(58)의 외주면에 대해 맞닿게 하여 가압함으로써, 부착물(52)이 로드(16)의 말단에 고정된다.

한편, 몸체(12)의 내부에 수납되는 로드(16)의 기단에는, 반경 내측방향으로 지름이 감소하는 연결부(62)가 형성된다. 연결부(62)의 외주면에게는 나사산이 형성되어 있다.

구동 유닛(18)은, 예를 들면, 압력유체의 공급작용 하에 구동하는 유체압 실린더이며, 원통 모양으로 형성되는 실린더 튜브(64)와, 이 실린더 튜브(64)의 내부에 변위 가능하게 배치되는 피스톤(66)과, 이 피스톤(66)에 연결되어 구동력 전달기구(20)에 구동력을 전달하는 피스톤 로드(구동축)(68)를 포함한다.

실린더 튜브(64)의 중심에는 축방향(화살표 B1 및 B2 방향)으로 관통하는 실린더 구멍(70)이 형성되고, 도 2에 도시된 바와 같이, 이 실린더 구멍(70)의 외주 측의 네 귀퉁이에는, 축방향(화살표 B1 및 B2 방향)으로 관통하는 삽입구멍(72)이 각각 형성된다.

또, 실린더 튜브(64)의 외주부에는, 압력유체가 공급 및 배출되는 제1 및 제2 포트(74, 76)가 형성된다. 제1 및 제2 포트(74, 76)는 실린더 구멍(70)과 연통하며, 도시하지 않는 배관이 제1 및 제2 포트(74, 76)에 각각 연결되어 있다. 제1 포트(74)는 실린더 튜브(64)의 일단부 쪽(화살표 B1 방향)에 배치되고, 제2 포트(76)는 실린더 튜브(64)의 타단부 쪽(화살표 B2 방향)에 배치된다.

실린더 튜브(64)의 일단부에는 실린더 구멍(70)을 폐쇄하도록 헤드 커버(78)가 설치되고, 그 타단부에는 로드 커버(80)가 설치된다. 그리고, 실린더 튜브(64)의 타단부에는, 실질적으로 직사각형인 플레이트로 형성된 어댑터(82)가 맞닿고, 어댑터(82)와 실린더 튜브(64)는 복수의 제1 위치결정 핀(84)에 의해서 서로 위치결정된다. 또, 실린더 튜브(64)의 일단부 쪽으로부터 삽입구멍(72)에 삽입되는 체결 볼트(86)는 어댑터(82)의 네 귀퉁이 부근에 형성된 나사구멍(88)에 나사결합되어 연결된다. 어댑터(82)의 실질적으로 중앙부에는, 후술하는 캠 블록(34)이 삽입되는 블록 구멍(90)이 형성된다.

또, 어댑터(82)는, 몸체(12)와의 사이에 배치되는 제2 위치결정 핀(92)에 의해서 상대적으로 위치결정된다. 나사구멍(88) 부근에 제공된 복수의 볼트 구멍(94)을 통하여 삽입되는 고정 볼트(96)는, 몸체(12)에 있어서의 본체부(24)의 일단부 면에 나사결합됨으로써 어댑터(82)를 고정시킨다. 따라서, 구동 유닛(18)은 몸체(12)의 일단부 면에 어댑터(82)를 통하여 연결된다.

더욱 상세하게는, 어댑터(82)는, 제1 위치결정 핀(84)에 의해 구동 유닛(18)에 대해서 상대적으로 위치결정되고, 제2 위치결정 핀(92)에 의해 몸체(12)에 대해서 상대적으로 위치결정된다.

피스톤(66)은, 실린더 구멍(70)의 내부에서 헤드 커버(78)와 로드 커버(80) 사이를 축방향(화살표 B1 및 B2 방향)으로 변위 가능하게 배치된다. 피스톤(66)의 중심을 관통하는 피스톤 구멍(98)을 통하여 피스톤 로드(68)의 일단부가 삽입되고, 코킹 또는 크림핑에 의해 피스톤(66)에 고정된다. 이것에 의해, 피스톤 로드(68)가 피스톤(66)의 타단부 면 쪽(화살표 B2 방향)에서 돌출하는 상태로, 피스톤(66)과 피스톤 로드(68)는 함께 일체로 연결된다.

피스톤 로드(68)의 일단부는, 전술한 바와 같이 피스톤(66)에 연결되는 한편, 그 타단부 쪽(화살표 B2 방향)은 로드 커버(80)의 내부에 삽입되어 변위 가능하게 지지된다. 그리고, 피스톤 로드(68)의 타단부는 실린더 튜브(64)의 타단부로부터 외측으로 돌출하며, 후술하는 캠 블록(34)에 연결된다.

구동력 전달기구(20)는, 몸체(12)의 제2 수납구멍(32)에 배치되어 피스톤 로드(68)의 타단부에 연결되는 캠 블록(34)과, 제1 수납구멍(26)에 배치되어 로드(16)의 상단부에 연결되는 변위체(100)와, 이 변위체(100)의 단부에 축 지지되고 캠 블록(34)의 캠 홈(경사부)(102)에 삽입되는 회전 롤러(104)를 포함한다.

캠 블록(34)은, 예를 들면, 단면이 실질적으로 직사각형을 갖고 소정 두께를 가지는 블록 형상으로 형성되고, 그 일단부에는 피스톤 로드(68)의 타단부가 나사결합되는 연결구멍(106)이 제공된다. 연결구멍(106)은, 캠 블록(34)의 높이방향으로 중앙보다 약간 아래(화살표 A2 방향)의 위치에 배치된다.

또, 캠 블록(34)의 저면에는, 얇은 판 형상의 베어링 부재(108)가 설치되고, 이 베어링 부재(108)는 제2 수납구멍(32)의 바닥 벽면에 맞닿아 있다. 베어링 부재(108)는, 예를 들면, 마찰 계수가 낮은 재질이나 윤활제가 표면에 도포되어, 제2 수납구멍(32)의 바닥 벽면을 따라서 수평방향으로 캠 블록(34)을 원활하게 안내한다.

한편, 캠 블록(34)의 상면은, 제1 수납구멍(26)의 내부에 회전 가능하게 배치된 지지 롤러(110)에 맞닿아, 캠 블록(34)이 변위할 때, 캠 블록(34)의 상면은 제2 수납구멍(32)을 따라서 수평방향(화살표 B1 및 B2 방향)으로 안내된다. 또, 지지 롤러(110)는, 변위체(100) 및 로드(16)가 하강되어 워크(W)의 가공을 실시할 때, 이 워크(W)로부터 변위체(100) 및 로드(16)에 대해서 연직 위쪽 방향(화살표 A1 방향)으로 반력이 부여되어, 캠 블록(34)이 위쪽(화살표 A1 방향)으로 가압되는 것을 방지할 수 있는 스토퍼로서 기능한다.

또, 캠 블록(34)에는, 두께방향으로 관통하는 캠 홈(102)이 형성된다. 캠 홈(102)은, 실질적으로 일정한 폭으로 형성되고, 캠 홈(102)의 일단부 쪽(화살표 B1 방향)에서 저면측(화살표 A2 방향)에 형성되는 제1 홈부(112)와, 이 제1 홈부(112)에 접합되어 캠 홈(102)의 타단부 쪽(화살표 B2 방향)을 향해 위쪽(화살표 A1 방향)으로 점진적으로 연장하는 제2 홈부(114)를 포함한다.

제1 홈부(112)의 일단부는 연결구멍(106)과 실질적으로 동일한 높이로 형성된다. 제1 홈부(112)는 일단부로부터 타단부(화살표 B2 방향)를 향해 위쪽(화살표 A1 방향)으로 제1 경사각도(θ1)(도 1 참조)로 기울어지며, 제2 홈부(114)는 제1 홈부(112)의 제1 경사각도(θ1)보다 큰 제2 경사각도(θ2)(도 1 참조)로 타단부(화살표 B2 방향)를 향해 위쪽(화살표 A1 방향)으로 기울어져 있다. 제1 및 제2 경사각도(θ1, θ2)는, 수평방향(화살표 B1 및 B2 방향), 즉, 캠 블록(34)의 변위 방향에 대한 경사각도로 정의된다.

더욱 상세하게는, 캠 홈(102)은, 경사각도가 상이한 제1 및 제2 홈부(112, 114)로부터 계단식으로 형성된다. 그리고, 캠 홈(102)에는, 후술하는 회전 롤러(104)가 삽입된다.

도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 변위체(100)는, 로드(16)의 연결부(62)가 연결되는 가교부(bridge portion)(116)와, 이 가교부(116)의 양단으로부터 직교하도록 두갈래로 돌출하는 요크부(118)를 포함한다. 가교부(116)에 연결부(62)가 연결됨으로써, 변위체(100) 및 로드(16)는 몸체(12)의 제1 수납구멍(26) 및 관통구멍(14)을 따라서 일체로 변위한다.

요크부(118)는, 로드(16)로부터 이격되는 방향, 즉, 위쪽(화살표 A1 방향)으로 연장하고, 서로 소정 간격 이격되는 요크부(118) 사이에 형성되는 내부공간에는 캠 블록(34)의 타단부 측(화살표 B2 방향)이 삽입된다. 그와 함께, 캠 홈(102) 내에는 회전 롤러(104)가 배치되고, 이 회전 롤러(104)는 요크부(118)의 단부 부근에 지지되는 지지 축(120)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 따라서, 변위체(100)는, 회전 롤러(104)를 통하여, 캠 블록(34)과 맞물린 상태가 된다.

본 발명의 실시형태에 따른 펀치 장치(10)는, 기본적으로는 이상과 같이 구성된다. 다음에, 펀치 장치(10)의 동작 및 작용효과에 대해 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 도 1에 나타낸 구동 유닛(18)의 피스톤(66)이 헤드 커버(78) 쪽(화살표 B1 방향)으로 변위한 상태를 초기 위치로서 설명하고, 로드(16)에 장착된 부착물(52)에 의해 워크(W)의 소정 위치에 천공작업을 실시하는 경우에 대해 설명한다.

이 초기 위치에 있어서, 로드(16)에 장착된 부착물(52)의 아래(화살표 A2 방향)에는 워크(W)가 위치되어, 부착물(52)과 일직선 상의 위치에서 천공작업을 실시하고자 하는 가공부위에 워크(W)가 위치결정된 상태가 된다. 이 상태에 있어서, 도시하지 않은 압력유체 공급원으로부터 배관을 통해서 제1 포트(74)에 압력유체를 공급한다. 그 결과, 실린더 구멍(70)에 도입된 압력유체에 의해, 피스톤(66)이 실린더 튜브(64)를 따라 로드 커버(80)를 향하여(화살표 B2 방향) 변위하고, 그에 수반하여 피스톤 로드(68) 및 캠 블록(34)이 몸체(12)의 타단부 면 쪽(화살표 B2 방향)을 향하여 일체로 변위한다. 또한, 이 경우에, 제2 포트(76)는 대기에 개방된 상태이다.

그리고, 캠 블록(34)이 제2 수납구멍(32)에 따라서 타단부 면 쪽(화살표 B2 방향)으로 변위함으로써, 캠 홈(102)에 있어서의 제2 홈부(114)의 끝에 위치하고 있는 회전 롤러(104)는 제2 홈부(114)에 의해 아래쪽으로 가압되고, 그에 수반하여 회전 롤러(104)를 유지하는 변위체(100) 및 로드(16)가 일체로 하강하기 시작한다. 더욱 상세하게는, 캠 블록(34)에 부여되는 수평방향(화살표 B2 방향)의 구동력이, 캠 홈(102)과 맞물린 회전 롤러(104)에 의해 변위체(100) 및 로드(16)에 대해서 연직 아래쪽(화살표 A2 방향)으로 변환되어 전달된다.

이 때, 캠 블록(34)의 저면에 설치된 베어링 부재(108)에 의해서, 캠 블록(34)은 제2 수납구멍(32)의 바닥 벽면을 따라서 원활하게 또한 고정밀도로 변위하며, 로드(16)는 이 로드(16)의 외주 측에 배치된 부시(44)에 의해 연직 아래쪽(화살표 A2 방향)으로 고정밀도로 안내된다.

캠 블록(34)은 피스톤(66) 및 피스톤 로드(68)의 변위작용 하에 몸체(12)의 타단부 면 쪽(화살표 B2 방향)으로 더 이동하고, 그에 따라 변위체(100) 및 로드(16)는 더 하강하고, 부착물(52)의 가공부(60)는 워크(W) 쪽으로 접근하고, 그 후 가공부(60)는 워크(W)의 표면에 맞닿는다. 이 경우에, 회전 롤러(104)가 제2 홈부(114)로부터 제1 홈부(112)로 이동하고, 제1 홈부(112)는 제2 홈부(114)보다 작은 경사각도를 가지기 때문에(θ1 < θ2), 변위체(100) 및 로드(16)에 부여되어 연직 아래쪽(화살표 A2 방향)으로 전달되는 구동력(출력)이 커진다. 더욱 상세하게는, 회전 롤러(104)가 제2 홈부(114)와 맞물려 있던 상태와 비교하여, 연직 아래쪽으로 전달되는 구동력이 증가된다.

다시 말해서, 캠 홈(102)에 있어서, 회전 롤러(104)가 이동하는 제1 홈부(112)는, 변위체(100), 로드(16) 및 부착물(52)에 부여되는 구동력을 증가시키는 증력기구(power boosting mechanism)로서 기능하여, 제1 홈부(112) 내에 있어서의 회전 롤러(104)의 이동거리는, 구동력이 증가하는 증력범위(power boosting range)로 된다.

그리고, 구동력이 증가된 상태에서 구동 유닛(18)을 더 구동시킴으로써, 회전 롤러(104)는 제1 홈부(112)의 끝을 향하여 이동하고, 도 4에 도시된 바와 같이, 부착물(52)의 가공부(60)는 로드(16)에 의해 워크(W)에 있어서의 소정 부위를 천공하여, 단면이 원형인 펀치 구멍(Z)이 형성된다.

부착물(52)이 워크(W)의 표면에 맞닿고 나서 워크(W)를 천공할 때까지의 과정에 있어서, 부착물(52)에는 가압방향과는 반대방향(화살표 A1 방향)으로 워크(W)로부터의 반력이 부여되며, 이러한 반력은 로드(16) 및 변위체(100)를 통하여 캠 블록(34)에 전달된다. 그렇지만, 캠 블록(34)은 그 상부면에 맞닿아 있는 지지 롤러(110)에 의해 위쪽(화살표 A1 방향)으로의 이동이 규제되고 있기 때문에, 캠 블록(34)은 반력에 의해 이동하지 않고 소정 위치에 유지된다. 그 결과, 캠 블록(34)에 대해서 반력이 부여되는 경우에도, 캠 블록(34)은 제2 수납구멍(32)을 따라 고정밀도로 변위할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 워크(W)의 소정 위치에 펀치 구멍(Z)이 형성된 후, 도시하지 않은 전환장치의 전환작용 하에, 제1 포트(74)에 공급되고 있던 압력유체를 제2 포트(76)에 공급한다. 이 경우, 제1 포트(74)는 대기에 개방된 상태로 해둔다. 이것에 의해, 피스톤(66)과 로드 커버(80) 사이에 압력유체가 공급되어, 피스톤(66)은 헤드 커버(78)를 향하여(화살표 B1 방향) 가압된다. 그에 따라, 피스톤(66), 피스톤 로드(68) 및 캠 블록(34)은 일체로 함께 변위한다.

그리고, 캠 블록(34)의 변위에 의해, 회전 롤러(104)는 제1 홈부(112)로부터 제2 홈부(114)로 이동하고, 변위체(100) 및 로드(16)는 위쪽(화살표 A1 방향)으로 끌어 올려지고, 그에 수반하여 부착물(52)은 워크(W)의 펀치 구멍(Z)으로부터 위쪽(화살표 A1 방향)으로 인출된다. 구동 유닛(18)의 구동작용 하에 캠 블록(34)이 구동 유닛(18) 쪽(화살표 B1 방향)으로 더 이동함으로써, 회전 롤러(104)는 제2 홈부(114)의 끝까지 이동하고, 도 1에 도시된 바와 같이, 변위체(100) 및 로드(16)가 위쪽(화살표 A1 방향)까지 이동한 초기 위치로 복귀한다.

다음에, 전술한 펀치 장치(10)에 있어서의 출력특성과 토글 기구를 이용한 종래의 펀치 장치의 출력특성과의 차이에 대해서, 도 5를 참조하면서 설명한다.

먼저, 도 5의 특성 곡선도에 대해 간단하게 설명한다. 도 5에서는, 구동 유닛(18)의 피스톤(66) 및 구동력 전달기구(20)에 있어서의 캠 블록(34)의 수평방향(화살표 B2 방향)으로의 변위량을 가로축으로 하는 한편, 로드(16)에 의해 연직 아래쪽(화살표 A2 방향)으로 부여되는 출력의 크기를 세로축으로 하고 있다. 더 상세하게는, 가로축에 있어서의 좌측은 로드(16)를 연직 아래쪽(화살표 A2 방향)으로 구동시킬 때에 캠 블록(34)이 변위하기 시작하는 시점이고, 캠 블록(34)의 변위량이 우측을 향해 점진적으로 증가하여 로드(16)가 연직 아래쪽(화살표 A2 방향)으로 가압되는 상태를 나타낸다.

또, 도 5에서는, 본 발명에 따른 펀치 장치(10)로 워크(W)를 향하여 로드(16)가 구동될 때의 출력특성(L1)을 실선으로 표시하고, 종래기술에 따른 펀치 장치의 출력특성(L2)을 점선으로 표시한다.

도 5의 출력특성(L2)(점선)으로 도시된 바와 같이, 종래기술에 따른 토글 기구를 갖는 펀치 장치로는, 구동 유닛의 구동이 시작되면서부터 서서히 출력이 커지기 시작하여, 예를 들면, 변위량이 소정량에 도달하는 변위 종단 위치(G1)에 있어서 워크의 가공에 필요한 소정 출력(F)에 도달하고 있는 것을 알 수 있다.

그에 반해, 도 5의 출력특성(L1)(실선)으로 도시된 바와 같이, 전술한 본 발명의 펀치 장치(10)로는, 구동 유닛(18)의 구동작용 하에 캠 블록(34)이 이동하기 시작하여, 회전 롤러(104)가 제2 홈부(114)를 따라 이동함으로써 서서히 출력이 커지고, 회전 롤러(104)가 제2 홈부(114)로부터 제1 홈부(112)로 이동하는 단계(G2)(변위량)에서 워크(W)의 가공에 필요한 소정 출력(F)에 이미 도달하고, 캠 블록(34)이 변위 종단 위치(G1)에 도달할 때까지, 증가된 출력(F)으로 일정하게 유지된다.

다시 말해서, 본 발명에 따른 펀치 장치(10)로는, 변위 종단 위치(G1)에 도달하기 전에 출력이 소정 출력(F)까지 증가되고, 이 소정 출력(F)으로 유지된다.

그 결과, 도 5의 실선으로 도시된 바와 같이, 구동 유닛(18)이 구동하기 시작하여, 구동력 전달기구(20)를 구성하는 회전 롤러(104)가 캠 홈(102)의 제2 홈부(114)로부터 제1 홈부(112)측으로 이동하기 시작하고 나서, 이 회전 롤러(104)가 제1 홈부(112)의 끝까지 이동하여, 구동 유닛(18)의 구동이 완료할 때까지의 전체 범위(변위량 G2로부터 변위 종단 위치(G1)까지)에 걸쳐서, 증가된 일정한 출력(F)으로 로드(16) 및 부착물(52)를 워크(W) 쪽으로 가압할 수 있고 워크(W)의 가공을 실시할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시형태로는, 구동 유닛(18)의 피스톤 로드(68)의 타단부에 구동력 전달기구(20)을 구성하는 캠 블록(34)이 연결되고, 캠 블록(34)의 캠 홈(102)에는 로드(16)와 동축으로 연결된 변위체(100)에 의해 지지되는 회전 롤러(104)가 맞물리고 있다. 그리고, 캠 홈(102)은, 캠 블록(34)의 변위방향(화살표 B1 및 B2 방향)에 대해, 작은 제1 경사각도(θ1)를 갖는 제1 홈부(112)와, 큰 제2 경사각도(θ2)를 갖는 제2 홈부(114)를 포함한다. 구동 유닛(18)의 구동작용 하에 회전 롤러(104)를 제2 홈부(114)로부터 제1 홈부(112)로 이동시킴으로써, 변위체(100) 및 로드(16)에 대한 연직 아래쪽(화살표 A2 방향), 즉, 워크(W)를 향하여 부여되는 출력을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 구동 유닛(18)에 의해 출력된 구동력은 구동력 전달기구(20)를 통하여 증가되고, 이 증가된 힘은 로드(16)에 전달되어, 워크(W)의 가공을 실시할 수 있다.

또, 토글 기구를 이용한 종래기술에 따른 펀치 장치와 비교하여, 제1 홈부(112)의 축방향을 따른 길이의 범위에 있어서 구동력을 증가시킬 수 있어, 그 증력 범위를 폭넓게 확보할 수 있다. 그 결과, 워크(W)에 대해서 부착물(52)를 가압 하여 가공을 실시하는 경우, 증가된 출력의 부여 시간을 증가시킬 수 있다.

게다가, 구동 유닛(18)에 의해 출력되는 구동력이 작아도, 구동력 전달기구(20)를 통하여 구동력이 증가될 수 있어, 증가된 구동력이 로드(16)에 전달될 수 있고, 소망하는 출력으로 워크(W)를 가공할 수 있다. 그 때문에, 예를 들면, 큰 출력이 필요하게 되는 경우에서도, 출력이 작은 구동 유닛(18)으로 대응하는 것이 가능해져, 펀치 장치(10)의 소형화를 도모하는 것이 가능해진다.

또, 쐐기 기구로서 구동력 전달기구(20)를 사용함으로써, 캠 블록(34)의 수평방향에의 변위작용 하에 캠 홈(102)과 맞물리는 회전 롤러(104)를 통하여 변위체(100) 및 로드(16)를 연직 아래쪽(화살표 A2 방향)으로 구동시킬 수 있어, 토글 기구를 이용하여 증력을 실시하고 있던 종래기술에 따른 펀치 장치와 비교하여, 로드(16)에 전달되는 구동력의 증가범위를 확대시킬 수 있다.

또, 구동 유닛(18)을 구성하는 유체압 실린더는, 체결 볼트(86)를 나사회전시킴으로써 착탈 가능하다. 그 때문에, 예를 들면, 펀치 장치(10)에 의해 가공을 실시하는 워크(W)의 형상 및 종류 등에 따라 소망하는 출력을 갖는, 다른 구동 유닛으로 용이하게 교환해 대응할 수 있다. 그러므로, 출력이 다른 구동 유닛(18)을 갖는 복수의 펀치 장치를 준비할 필요가 없고, 구동 유닛(18)을 적절히 교환함으로써 단일의 펀치 장치(10)로 출력조건이 다른 여러 가지 워크(W)의 가공을 실시할 수 있다.

또, 캠 홈(102)에 있어서, 제1 홈부(112)의 제1 경사각도(θ1)나 축방향(화살표 B1 및 B2 방향)을 따른 길이를 적절히 변경함으로써, 증력범위나 증력정도를 자유롭게 설정하는 것이 가능해진다.

게다가, 구동 유닛(18)의 피스톤 로드(68)의 타단부가 캠 블록(34)에 있어서 제1 홈부(112)의 끝부와 대략 동일한 높이로 연결되고 있기 때문에, 예를 들면, 워크(W)에 천공 가공을 실시한 후, 피스톤 로드(68)를 구동 유닛(18)의 일단부 쪽(화살표 B1 방향)으로 이동시켜 초기 위치로 복귀시킬 때, 부착물(52)을 워크(W)의 펀치 구멍(Z)으로부터 뽑아내는 인출력을 피스톤 로드(68)로부터 캠 블록(34)에 확실하고 효과적으로 전달할 수 있다.

한편, 도 6에 도시된 변형예에 따른 펀치 장치(150)와 같이, 구동 유닛(152)의 피스톤 로드(154)와 구동력 전달기구(156)의 캠 블록(158) 사이의 연결부위에, 구동 유닛(152)과 구동력 전달기구(156)를 착탈 가능하게 연결할 수 있는 플로팅 기구(160)를 제공할 수 있다.

이 플로팅 기구(160)는, 피스톤 로드(154)의 타단부에 배치되어 환형으로 오목하게 형성된 목부(neck part)(162)와, 말단부에 형성되어 이 목부(162)에 대해서 지름이 확장하는 머리부(164)로 이루어지는 제1 접속부(166), 그리고 캠 블록(158)의 일단부에 제공되어 머리부(164)가 맞물리는 제1 결합홈(168)과, 목부(162)가 맞물리는 제2 결합홈(170)을 갖는 제2 접속부(172)를 포함한다.

그리고, 피스톤 로드(154)의 머리부(164)를 캠 블록(158)의 제1 결합홈(168)에 삽입하고, 목부(162)를 제2 결합홈(170)에 삽입함으로써, 머리부(164)와 제1 결합홈(168)이 맞물려, 축방향(화살표 B1 및 B2 방향)으로의 상대적인 변위가 규제되는 연결상태가 된다. 그 결과, 구동 유닛(152)을 구동력 전달기구(156)로부터 꺼내어 새로운 다른 구동 유닛으로 교환할 때에, 피스톤 로드(154)와 캠 블록(158)을 용이하고 확실하게 탈착할 수 있다. 따라서, 교환작업의 작업효율을 향상시킬 수 있다.

또, 전술한 실시형태에서는, 워크(W)에 대해서 천공 가공을 행하기 위한 부착물(52)이 사용되는 경우에 대해 설명했지만, 부착물(52)을 교환함으로써 동일한 펀치 장치(10)에 의해 여러 가지 워크(W)에의 가공을 실시할 수 있다.

예를 들면, 가공부(60)의 말단에 블레이드 또는 절단부를 갖는 부착물을 이용함으로써, 워크(W)의 분리 또는 전단을 실시할 수 있다. 또, 가공부(60)의 말단이 볼록한 모양으로 형성된 부착물을 이용함으로써 워크(W)의 리벳 가공 또는 굽힘 가공을 실시할 수 있다. 또, 가공부(60)의 표면에 볼록한 모양의 숫자나 문자가 형성된 부착물을 이용함으로써, 워크(W)에 대한 각인 또는 스탬핑 가공을 실시할 수 있다.

이와 같이, 로드(16)의 말단에 나사결합된 유지나사(56)를 풀어내, 장착구멍(54)에 설치된 부착물(52)을 분리시켜 다른 부착물로 교환하고, 다시 유지나사(56)를 조여 제위치에 고정시킴으로써, 단일의 펀치 장치(10)로 복수 종류의 가공을 실시하는 것이 가능하다. 그러므로, 다른 가공마다 각각 펀치 장치(10)를 준비할 필요가 없고, 설비 투자를 억제 또는 감소시킬 수 있다.

본 발명에 따른 펀치 장치는, 전술의 실시형태에 한정하지 않는다. 다양한 변형 및 수정이 첨부된 청구항들에 기재된 바와 같은 본 발명의 범주로부터 벗어남 없이 이루어질 수 있다.

10, 150: 펀치 장치
12: 몸체
14: 관통구멍
16: 로드
18, 152: 구동 유닛
20, 156: 구동력 전달기구
26: 제1 수납구멍
32: 제2 수납구멍
34, 158: 캠 블록
52: 부착물
64: 실린더 튜브
66: 피스톤
68, 154: 피스톤 로드
82: 어댑터
100: 변위체
102: 캠 홈
104: 회전 롤러
110: 지지 롤러
112: 제1 홈부
114: 제2 홈부
118: 요크부
160: 플로팅 기구
166: 제1 접속부
172: 제2 접속부

Claims

몸체(12)와;
상기 몸체(12)에 배치되고 축방향으로 변위하는 구동축(68)을 갖는 구동 유닛(18)과;
상기 구동축(68)의 변위 방향에 대해서 소정 각도로 기울어져 배치되고 상기 몸체(12)에 대해서 변위 가능하게 배치되는 로드(16)와;
상기 구동 유닛(18)에 의해 출력된 구동력을 상기 로드(16)에 전달하는 구동력 전달기구(20);
를 포함하며,
상기 구동력 전달기구(20)는 상기 구동축(68)의 변위 방향에 대해서 기울어진 경사부를 가지는 증력기구를 포함하며, 상기 로드(16)는 상기 구동축(68)의 구동작용 하에 상기 경사부에 의해 가압되고, 그에 따라 상기 로드(16)는 구동력을 증가시키면서 축방향으로 변위하며,
상기 경사부는, 상기 구동 축(68)에 연결된 블록체(34)에 형성되어 상기 로드(16)에 연결된 롤러(104)가 삽입되는 캠 홈(102)으로 이루어지며, 상기 캠 홈(102)은, 상기 변위 방향에 대해서 경사각도를 가지고 기울어진 제1 홈부(112)와, 상기 제1 홈부(112)에 연결되고 상기 제1 홈부(112)보다 큰 경사각도로 기울어진 제2 홈부(114)를 가지는, 펀치 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 몸체(12)에는 상기 로드(16)의 축선 상에서 상기 로드(16)가 가압되는 방향과는 반대쪽 위치에 스토퍼(110)가 배치되는, 펀치 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 구동 유닛(18)은, 상기 몸체(12)에 대해서 착탈 가능하게 배치되는, 펀치 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 로드(16)의 말단에는 워크의 가공에 이용되는 부착물(52)이 착탈 가능하게 배치되는, 펀치 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 구동 유닛(18)은 압력유체의 공급작용 하에 축방향으로 변위하는 피스톤(66)을 포함하는 유체압 실린더를 포함하며, 상기 구동축(68)은 상기 피스톤(66)에 연결되는, 펀치 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 로드(16)의 변위속도는 상기 제2 홈부(114)의 경사각도를 변화시킴으로써 변화하는, 펀치 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 로드가 워크를 향하여 변위할 때의 증력량(amount of boosting)은 상기 제1 홈부(112)의 경사각도를 변화시킴으로써 변화하는, 펀치 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 구동축(68)의 끝부는, 상기 블록체(34)에 대한 축방향으로의 상대적인 변위가 제한되는 상태로 맞물릴 수 있는 플로팅 기구(160)에 의해 상기 블록체(34)에 연결되는, 펀치 장치.