JP6345050B2 - プレス機での被加工物の精密切断のための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段によるプレス機での被加工物の精密切断のための方法及び装置に関する。

ハードカットのためのプレス機及び方法が、特許文献１から知られ、特許文献１では、プレス移動に対する固定式ストップを形成する少なくとも１つのスペーサが、プレス工具に設けられる。プレス機は、上方及び下方工具と共に動作し、そのそれぞれは、液圧を加えることによって駆動され、これは、上方及び下方工具が、異なるオイル回路によって供給されなければならないという不都合を有する。

この特許文献１の他の形態では、上方及び下方工具の押圧力を発生させるための力発生器が機械的バネ要素によって形成される。しかし、能動プレス工具はこの方法では提供されない。これらのプレス工具は、受動的に、すなわち、プレスラムとプレステーブルとの間のストロークにしたがって、のみ動作する。

したがって、前述のバネ要素は、受動的になるように形成される、すなわち、それらは、制御されておらず、一定の押圧力のみを発生させ、制御装置は示されておらず、プレス工具の一定の制御又はフィードバック制御を達成するためにどのように押圧力が制御されるかが示されていない。

他のプレス機は、特許文献２を通じて知られるようになっており、これは一定の切込み深さで切断することを達成する。

下方工具において、カウンタパンチが、エジェクタバネで支持される。ボトムパンチはまた、下方工具にエンドストップを有する；したがって、被加工物は、下方工具のカウンタ支持部の固定ストップに接して切断される。

制御されないエジェクタバネのために、このバネ特性は影響を受けず、プレス機を開放する際、カウンタ支持部のエジェクタバネが工具の上方部分の下方ホルダに向かって押し、したがって、スタンピングスクラップを再び最初に打ち抜かれたブランクに戻って運ぶ。

したがって、カウンタ支持部に予荷重をかけるパワーユニットの制御された動きは無い。

特許文献３は、下方ホルダによって被加工物にパンチされるＶリングプレートを使用する精密切断の原理を概して示す。

特許文献４は、工具の下方部分の領域にバネ束を使用する；しかし、プレス機の加工領域からスタンピングスクラップを除去することができない制御されない力発生器がある。

要約すると、前述の従来技術は、液圧回路及び付随するバルブをレイアウトすることが高いコストを伴うかなりの努力を必要とするという不利な点を有する液圧駆動要素で動作するプレス機に分類されることができる。

前述の特許文献の第２の部分は、純粋に機械的に動作するプレス機に関するが、プレス工具は液圧で駆動される。これは、特に、特許文献１から明らかである。

ＤＥ １０ ２００５ ０４５ ４５４ Ｂ４ ＤＥ １９９ ０８ ６０３ Ｃ１ ＥＰ ０ １３１ ７７０ Ａ１ ＤＤ ２９３ ７５２ Ａ５

本発明の目的は、精密切断が任意のプレス運動学を使用する任意の所望のプレス機において少ない努力で使用されることができるような方法で、プレス機での被加工物の精密切断のための方法及び装置を改良することである。

所与の目的を達成するために、本発明は、独立請求項１、４及び９の主題により方法及び装置によって特徴付けられる。

請求項１の主題によれば、方法は、プレス機において１又は複数のプレス工具が配置され、この工具の少なくとも１つは精密切断工具として形成され、この工具は、プレスラムの動きに応じて、プレスラムによって駆動されるとともにダウンホルダ及び切断パンチを備える上方工具部分有し、この上方工具部分は下方工具部分に対して作動し、この下方工具部分のカウンタ支持部は、エネルギ貯蔵部に支持され、この圧縮力が圧力アキュムレータ及び圧力アキュムレータに接続されるチェックバルブによって変化されることができる。

与えられた技術的な教示は、板バネ束の形態の機械的なエネルギ貯蔵部が好ましくはカウンタ支持部を支持するためのエネルギ貯蔵部として使用されるという利点をもたらす。これは、液圧ピストン及び付随する液圧ポンプ、オイルリザーバ並びに他の液圧駆動及び制御要素を省くことができるという利点を有する。

好適な構成では、機械的に作動するバネ（板バネ束）が、カウンタ支持部を支持するための要素として使用され、このバネ束の力特性は、圧力アキュムレータ及び圧力アキュムレータと相互作用するチェックバルブによって変えられることができる。

本発明は、リングプレートを使用する精密切断のための精密切断工具に限定されない；任意の切断及びスタンピング動作（したがって、精密切断動作のみでない）もまた、Ｖリングプレートを使用することなしに実行されることができる。

よく知られているように、精密切断は、チップレス切断のための及び、オプションで、同時の金属の成形のための製造方法である。それは、高精密部品を製造することを可能にする。通常のスタンピングと対照的に、原材料がいわゆるＶリングプレートを用いて定位置に保持される一方、切断輪郭が精密切断中に追従される。そのときのみ、所望の形状を有するパンチが金属を切断する。著しく減少した切断ギャップとともに（板金厚さの約０．５％）、板金厚さの１００％までの円筒形切削比が達成される。同じ作業シーケンス内の更なるステップにおいて、金属への成形又は型押し作業を実行することもオプションで可能である。したがって、これはますます、精密切断／成形と称される。

本発明はそれに限定されない。本発明は、それによって、切断ダイを用いて材料の単純なスタンピングを実行することもできる、精密切断工具を可能にする。

同様に、他の成形プロセスもまた、本発明による精密切断工具を用いて実行されることができるので、本発明による用語「精密切断工具」は概して精密切断／スタンピング／成形を示す。全ての３つの可能性は、互いと組み合わせて又は単独で、本発明による精密切断工具を備える。

ピストンがバネ束の下方側に単に作用する方法で、圧力アキュムレータを使用することによって、液圧回路、液圧ポンプ、液圧オイル又は複雑な制御要素が省かれることができるという利点がある。代わりに、これは、必ずしも液圧オイルで動作する必要がない単純な圧力アキュムレータを含む。空気圧力アキュムレータもまた可能である。したがって、プレス機の作動サイクルにしたがって交互に充填又は空にされるるとともに、バネ束が自動的にその初期形状（弛緩）に復元するので、その後に初期充填状態に戻される、圧力アキュムレータしかないので、故障の影響を受けやすい複雑な高圧ポンプが省かれることができる。

したがって、本発明による精密切断ツールは、プレス機の駆動要素に依存しない。それは完全に自律的に動作し、これは、プレス機自体が任意の方法にしたがって動作することができることを意味する。したがって、これは、液圧又は機械的又はサーボモータ駆動プレス又はプレス機の他の駆動部を含むことができ、プレス機の駆動要素が精密切断工具の駆動要素から完全に独立しているので、これは本発明に関連しない。

したがって、本発明の特徴は、最初に、精密切断工具が任意の駆動原理の任意のプレス機で使用されることができるとともにプレス機の種類に依存しないという利点をもたらす。プレス機において従来の工具を使用する替わりに、それによって、更なる工具として本発明による自律的に動作する精密切断工具を使用することが可能である。プレス機自体の運動学及び駆動部に依存しなければならないことなしに、プレス領域にモジュールのような方法で他の工具とともに設置されることもできる。

したがって、底部工具のカウンタ支持部が、圧力チャンバを介して保持モジュールに接続される好ましくは機械的な板バネ束に付随することが、本発明には重要である。保持モジュールは好ましくは、流路に配置されるとともにその開閉状態がプレスストロークに依存して制御されるチェックバルブと接続する再充填可能な圧力アキュムレータからなる。

圧力アキュムレータ及び制御可能なチェックバルブからなるこのような保持モジュールは、プレス工具自体に又は精密切断工具から任意の距離に−プレス機の外側にさえ、配置されることができる。圧力アキュムレータは、例えば、空気、ガス又は液圧媒体（水又は油）等圧力媒体で満たされるとともに約１００から２５０ｂａｒの圧力を扱うことができなければならない圧力コンテナである。

この圧力モジュールの場合、そこに蓄えられる圧力媒体の圧力が、バネ束のバネ力に対抗するのに十分であることが重要であり、それは精密切断工具のある処理位置に後者を保持するためである。

本発明の主題は、個別の請求項の主題からだけでなく、個別の請求項の互いの組み合わせからも、生じる。

要約書を含む、本明細書に記載された全ての詳細及び特徴、特に図面に示された空間的な構成が、本発明に関して不可欠であるものとして請求項に記載され、それらは、従来技術に対して、個別に又は組み合わせで新規である。

本発明は、以後単に例示的な実施形態を示す図面を用いて詳細に説明される。ここでは、本発明に不可欠であるさらなる特徴及び利点は、図面及びその説明から明らかである。

幾つかのプレス工具を持つプレス機を概略的に示す。 図１による精密切断工具を拡大図で示す。 切断工具の位置０を示す。 切断工具の位置１を示す。 切断工具の位置２を示す。 切断工具の位置３を示す。 切断工具の位置４を示す。 切断工具の位置５を示す。 切断工具の位置６を示す。

図１は、概して、プレスフレーム２を有する任意の種類のプレス機１を示し、このプレスフレーム２のプレス開口３には、プレスラム４が、矢印６の方向に任意の駆動要素５によって移動可能となるように配置される。

例として、幾つかのプレス工具がプレスフレーム２の開口に配置される；プレス工具は、任意の種類又は数であることができる。１つのプレス工具のみがプレスフレーム２の開口３に配置されることが可能であるが、複数のプレス工具がそこに配置されることも可能である。

この場合、例として、第１のプレス工具が関連する下方工具部分１２とともに上方工具部分８からなることが示される。

下方工具部分１２は、それぞれの場合において、プレステーブル７の上方側に固定される。第２のプレス工具が、上方工具部分９及び下方工具部分１３からなり、第３のプレス工具が、上方工具部分１０及び下方工具部分１４からなる。図１の図では、プレス機１において連続したステップで加工されることになる被加工物の搬送方向が示される。最初に、被加工物が工具８、１２で加工され、次の作業サイクルで工具９、１３に、そして、第３の作業サイクルで工具１０、１４に搬送される。

本発明では、本発明による精密切断工具１７がプレスフレーム２に、−単独で又は他の工具との組み合わせのいずれかの−、さらなる工具として、配置されることが重要である。それは、上方工具部分１１からなるとともに、プレステーブル７に配置された下方工具部分１５からなる。図示された例示的な実施形態では、精密切断工具１７は、プレスフレーム２の右側で、加工チェーンの端部に配置される。

本発明は、それに限定されない。精密切断工具１７は、プレス機１に独立して設置されることができる又はプレス工具８、１２；９、１３；１０、１４と任意の順序で入れ替えることができる。１より多い精密切断工具１７がそこに配置されることも可能である。

精密切断工具１７の下方工具部分１５が能動的に動作する、すなわち、それが、スクラップ２３の排出を可能にするためにカウンタ支持部２４（図２参照）をあるプレス位置に保持することができる能動保持モジュール３４を有することが、本発明に関して不可欠である。

これは、図２を用いてより詳細に説明される。

図２は、バネ束１８のための１又は複数の収容部が上方工具部分１１に配置されているものを示す。それぞれのバネ束１８は好ましくは、板バネを有する。このような板バネの代わりに、他のエネルギ貯蔵装置、例えば、液圧要素、機械的バネ、例えばらせん状圧縮バネ、渦巻き又はコイルバネ等、もまた使用されることができる。

バネ束１８は、関連する圧力要素を介してダウンホルダ２０に作用する。切断パンチ１９が上方工具部分１１に直接接続される。

切断パンチ１９は、その切断端部で、下方工具部分１５に固定された切断ダイ２２に作用する。その間には、被加工物２１が配置され、被加工物２１の切断が完了した後スクラップ２３としてプレス領域から制御された方法で除去されることになる一つのスクラップを途中に形成する。

カウンタ支持部２４が、下方工具部分１５に配置される。このカウンタ支持部は、その下方側で、圧力板２９によって液圧シリンダに係合する液圧ピストンを保持する。圧力板２９の上には、圧力アキュムレータ２８の圧力によって加圧される圧力チャンバ３２があり、制御可能なチェックバルブ２７が圧力チャンバ３２に、流体又は空気を流す方法で接続される。

さらに、上方工具部分及び下方工具部分は、それらの機能を交換することができ、これは、切断が上向きに生じるとともに排出が下向きに生じることを意味し得る。同様に、構成要素の構造に応じて、２３で示されるスクラップが被加工物を表すことができ、２１がスクラップを表すことができる。

圧力板２９は、エネルギ貯蔵部によって下方側に支持され、このエネルギ貯蔵部は、好ましい例示的な実施形態では、板バネ束２６として設計される。本発明は、これに限定されない。

板バネ束の代わりに、任意の他の液圧式、空気圧式又は機械的エネルギ貯蔵部が使用されることができる。しかし、液圧駆動要素、高圧ポンプ等が使用される必要がないので、バネ束２６の使用は好ましい。これは、下方工具部分１５が、圧力アキュムレータ２８及びチェックバルブ２７から形成された保持モジュール３４を用いて能動的に動作し、プレス機１のプレスストロークに依存しないことをもたらす。

図３乃至９では、精密切断工具１７の動作中の完全なワークフローが示される。

図３は位置０を示す。プレスラム４はその上死点（ＴＤＣ）にあり、プレス領域は開いている。被加工物２１は、下方工具部分１５の上に自由に置かれ、保持モジュール３４は閉じられており、これは、圧力アキュムレータ２８が充填されるとともに加圧されていることを意味し、チェックバルブ２７は閉じられている。これは、実線によって閉鎖状態３０で示される。

図４による位置１では、プレスラムは、矢印６の方向に下方に移動し、プレス領域を閉じる。この結果として、ダウンホルダ２０は被加工物２１の上に置かれ、切断パンチ１９が被加工物２１の上側に置かれる。

この位置では、保持モジュール３４の圧力アキュムレータは閉じられる。位置２では、図５によるプレスラム４は、矢印６の方向にさらに下方に移動し、この結果として、切断パンチ１９は、被加工物２１を切り通し、スクラップ２３の中心部分を形成する。それによって、バネ束は予圧を与えられる。バネ束１８の力の作用下において、ダウンホルダは、切断パンチ１９が切断動作を被加工物２１に実行する前に、被加工物２１をクランプする。

カウンタ支持部２４が下方に移動する間、圧力チャンバ３２が拡張し、したがって、チェックバルブ２７がこの閉鎖状態において自動的に開いている状態で、圧力アキュムレータ２８から圧力媒体を吸引するように、圧力板２９を備える液圧ピストン２５は同時に下方工具部分１５の液圧シリンダ内に移動する。

図６による位置３では、被加工物の切断状態が示される。スクラップ２３は、カウンタ支持部２４の上にあり、したがって、プレス機の下死点に達する。この状態では、圧力チャンバ３２の最大充填レベルに達し、圧力アキュムレータはしたがって最大限に空にされる。チェックバルブ２７は、閉鎖状態３０になる。これは、図５に示される開状態３１と対照的である。

プレスラム４が矢印６’の方向に移動して戻るとき、チェックバルブ２７は閉鎖状態３０にとどまる；ダウンホルダ２０は解放され、切断パンチ１９はスクラップ２３から離れて移動する。これは、今や切り抜かれている被加工物２１の領域において解放位置３３をもたらす。

位置５では、プレスラム４は、矢印６’の方向にさらに上方に移動し、これによって、プレス領域を増加させる。ダウンホルダ２０はもはや切断された被加工物及び切断されたスクラップ２３と接触しない。チェックバルブ２７は、閉鎖位置に留まり、最終的に切断された被加工物２１が矢印３５の方向に取り除かれる。

図９による位置６では、切り抜かれたスクラップ２３はカウンタ支持部２４の上側に留まり、プレスラム４はその上死点（ＴＤＣ）に達し、チェックバルブ２７は、図５による流体の流れと反対である開状態３６に戻る；圧力チャンバはここでバネ束２６のバネ力によってゆっくりと空にされ；したがって、オイルが、開状態３６において開放チェックバルブ２７を通って圧力アキュムレータ２８に流れて戻る。

これは、カウンタ支持部２４がその初期位置０に図３による位置０まで上方に移動し、スクラップ２３が切断面の上にあり、問題なく除去されることができることをもたらす。

本発明による方法及びこの方法を実行する装置の利点は、精密切断工具の工具技術が、プレス駆動要素自体によって作用されることなしに又はプレス駆動要素自体に依存することなしに、任意のプレス設計に適合されることができることである。本発明による方法は、垂直切断面の７０％超の滑らかな切断部を可能にする一方、通常の切断では、良く知られているように、約３０％の滑らかな切断部分及び切断面の７０％の破断面が実現されることができる。

精密切断工具の図示された構成は、従来の、液圧駆動式精密切断工具と比べてよりコスト効率が良く、毎分８０ストロークを超える非常に高い数のストロークを達成することができ、これは、液圧駆動式精密切断工具を使用する場合、かなり高い努力及びかなり高いコストを伴う場合のみ可能である。

したがって、本発明は、カウンタ支持部の領域に、その側部の一方に、圧力アキュムレータのための圧力チャンバを有し、反対側に好ましくは機械的エネルギ貯蔵部を有する、液圧シリンダと相互作用する液圧ピストンを有する、精密切断工具によって特徴付けられる。これは、このような運動がプレス要素自体に依存することなしに、ある作業サイクルにおいてカウンタ支持部に対する保持運動を能動的に実行する、自律的精密切断工具である。

チェックバルブの開閉運動は、プレスラム４の運動によって制御される。このために、任意の制御要素、例えば、機械的又は電気的位置測定要素及び関連する制御装置、並びに同様にプレスラムの位置を評価するプレスコントローラに結合される電子装置等、が使用されることができる。少ない数の可動部品のために、全体の精密切断工具は、特に、液圧駆動要素が省かれることができるので、維持するのにあまり手のかからない。

１ プレス機
２ プレスフレーム
３ 開口
４ プレスラム
５ 駆動要素
６ 矢印の方向
７ プレステーブル
８ 上方工具部分
９ 上方工具部分
１０ 上方工具部分
１１ 上方工具部分
１２ 下方工具部分
１３ 下方工具部分
１４ 下方工具部分
１５ 下方工具部分
１６ 方向矢印
１７ 精密切断工具（能動）
１８ バネ束
１９ 切断パンチ
２０ ダウンホルダ
２１ 被加工物
２２ 切断ダイ
２３ スクラップ
２４ カウンタ支持部
２５ 液圧ピストン
２６ バネ束
２７ チェックバルブ
２８ 圧力アキュムレータ
２９ 圧力板
３０ 閉状態
３１ 開状態
３２ 圧力チャンバ
３３ 解放された位置
３４ 保持モジュール
３５ 矢印の方向
３６ 開状態

Claims (9)

1. プレス機を使用する被加工物の精密切断のための方法であって、前記プレス機は、プレスフレームからなり、前記プレスフレームのプレス開口内で、プレステーブルに対して作動するプレスラムが、移動可能に駆動され、
   プレス工具の少なくとも１つが、少なくとも切断パンチ、ダウンホルダ、切断ダイ及びカウンタ支持部からなる切断工具として形成され、
   前記切断工具は、精密切断工具として動作し、下方工具部分が、スクラップの排出を可能にするためにあるプレスラム位置に前記カウンタ支持部を保持する制御保持モジュールからなり、
   前記下方工具部分に配置される前記カウンタ支持部は、エネルギ貯蔵部に支持され、前記エネルギ貯蔵部の圧縮力が、圧力アキュムレータ及び前記圧力アキュムレータに接続されるチェックバルブによって変化されることができ、
   前記精密切断工具の前記カウンタ支持部は、その下方側で、圧力板によって液圧シリンダに係合する液圧ピストンを保持し、
   前記圧力板の上に、前記圧力アキュムレータの圧力によって加圧される圧力チャンバが形成され、
   制御可能な前記チェックバルブは、流体又は空気を通す方法で前記圧力チャンバに接続される、
   方法。
2. 前記精密切断工具は、ある作動サイクル内で前記カウンタ支持部に対する保持運動を、このような運動がプレス要素又は工具外部の能動装置自体に依存することなしに、実行する、
   請求項１に記載の方法。
3. 機械的に作用する板バネ束又は他の機械的エネルギ貯蔵部が、前記カウンタ支持部を支持する要素として使用され、
   前記要素の力特性は、前記圧力アキュムレータ及び前記圧力アキュムレータと相互作用する前記チェックバルブによって並びに前記プレスラム位置によって、変えられることができる、
   請求項１又は２に記載の方法。
4. プレスフレームを使用する被加工物の精密切断のためのプレス機であって、前記プレスフレームのプレス開口内で、プレステーブルに対して作動するプレスラムが、移動可能に駆動され、
   プレス工具の少なくとも１つが、少なくとも切断パンチ、ダウンホルダ、切断ダイ及びカウンタ支持部からなる切断工具として形成され、
   前記切断工具は、精密切断工具として動作し、
   下方工具部分に配置される前記カウンタ支持部は、エネルギ貯蔵部に支持され、前記エネルギ貯蔵部の圧縮力が、圧力アキュムレータ及び前記圧力アキュムレータに接続されるチェックバルブによって変化されることができ、
   前記精密切断工具の前記カウンタ支持部は、その下方側で、圧力板によって液圧シリンダに係合する液圧ピストンを保持し、
   前記圧力板の上に、前記圧力アキュムレータの圧力によって加圧される圧力チャンバが形成され、
   制御可能な前記チェックバルブは、流体又は空気を通す方法で前記圧力チャンバに接続される、
   プレス機。
5. 前記エネルギ貯蔵部は、板バネ束として形成される、
   請求項４に記載のプレス機。
6. 前記カウンタ支持部は、ピストン−シリンダユニットによって前記エネルギ貯蔵部に作用する、
   請求項４又は５に記載のプレス機。
7. 前記チェックバルブの開閉状態は、プレスストローク又はプレスラム位置に依存して制御される、
   請求項４乃至６のいずれか１項に記載のプレス機。
8. プレスフレームに取り付けるのに適した精密切断工具であって、前記プレスフレームのプレス開口内で、プレステーブルに対して作動するプレスラムが、移動可能に駆動され、前記精密切断工具は、少なくとも切断パンチ、ダウンホルダ、切断ダイ及びカウンタ支持部からなり、
   下方工具部分に配置される前記カウンタ支持部は、エネルギ貯蔵部に支持され、前記エネルギ貯蔵部の圧縮力が、圧力アキュムレータ及び前記圧力アキュムレータに接続されるチェックバルブによって変化されることができ、
   前記精密切断工具の前記カウンタ支持部は、その下方側で、圧力板によって液圧シリンダに係合する液圧ピストンを保持し、
   前記圧力板の上に、前記圧力アキュムレータの圧力によって加圧される圧力チャンバが形成され、
   制御可能な前記チェックバルブは、流体又は空気を通す方法で前記圧力チャンバに接続される、
   精密切断工具。
9. 前記エネルギ貯蔵部は、バネ束である、
   請求項８に記載の精密切断工具。
   

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