(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク移動位置決め装置（９）によって加工位置（Ｋ）に位置決めされたワーク（Ｗ）のパンチング加工を行うパンチ（Ｐ）及びダイ（Ｄ）を前記加工位置（Ｋ）に上下動自在に備えたパンチプレスであって、前記加工位置（Ｋ）においてパンチプレスにおける上部フレーム（５）に上下動自在に備えられたラムシリンダ（３９）のピストンロッド（４１）の下端部に、前記パンチ（Ｐ）を交換可能に把持するプレスラム部（４７）を備え、前記加工位置（Ｋ）においてパンチプレスにおける下部フレーム（７）に上下動自在に備えられた支持台（９５）の上面に前記ダイ（Ｄ）を交換可能に備え、複数のパンチ（Ｐ）及びダイ（Ｄ）を収納した金型収納装置（２１）から取り出されて次に使用するパンチ（Ｐ）及びダイ（Ｄ）を前記プレスラム部（４７）及び前記支持台（９５）に移送し交換する途中の金型段取り位置（２３）に、前記パンチ（Ｐ）及び／又はダイ（Ｄ）のハイトを計測する金型ハイト計測装置（２７）を備え、前記パンチ（Ｐ）を上下動するための前記ピストンロッド（４１）及びダイ（Ｄ）を上下動するための前記支持台（９５）の上下動を制御するための制御装置（３１）に、前記金型ハイト計測装置（２７）の計測データに基いてパンチング加工時におけるパンチ（Ｐ）及び／又はダイ（Ｄ）の上下方向の軸移動を算出するための演算部（１５１）を備え、この演算部（１５１）の演算結果に基づいて前記ピストンロッド（４１）及び／又は前記支持台（９５）の上下移動を制御する移動制御部（１５３）を備えていること特徴とするパンチプレス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パンチハイトおよびダイハイトの計測結果を用いたパンチプレスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パンチプレスはパンチとダイとで素材を挟み込みながら協働により、抜き加工や成形加工を行うものである。抜き加工の場合には、パンチエッジがダイのエッジを超えて差し込まれることにより、素材がせん断の後に破断して、加工が行われる。
【０００３】
このようなパンチプレスでは、パンチが上部にあり、垂直方向にパンチ・素材・ダイがある時、素材下面とダイの上面は加工上のパスラインにあり、パンチ下面は素材上面よりさらに上方に位置している状態から加工を始める。そして、加工直後は、パンチ下面がダイ上面よりも下方に位置することになる。
【０００４】
そして、ダイについては機械装着時にメカ的にシム調整等を行い、パンチについては次に示すような三つの方法がある。１つ目は、ダイと同様にメカ的なシム調整を行う。２つ目は、パンチを動作させるラム軸制御パラメータにパンチハイトを持たせ、このパンチハイトに実測値を入力してラム軸動作距離を制御する。３つ目は、金型自体に長さ調整機構を持たせて調整する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した技術においては、ダイはハイトをパラメータに持つものもあるが、高さ制御しているわけではなく、ダイのハイト調整は実質的にはシム調整により行われるのが一般的であり、段取りが煩雑であるという問題がある。
【０００６】
また、パンチは、物理的なハイト調整が一般的であり、ダイと同様にノギス等で高さを計測して、その値を基にパラメータ入力したり、あるいはシム調整等を行うのが一般的であるので、段取りが煩雑であるという問題がある。
【０００７】
この発明の目的は、以上のような従来の技術の問題点に着目してなされたものであり、煩雑なハイト調整を回避するためのパンチプレスおよびこのパンチプレスにおける加工方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、ワーク移動位置決め装置（９）によって加工位置（Ｋ）に位置決めされたワーク（Ｗ）のパンチング加工を行うパンチ（Ｐ）及びダイ（Ｄ）を前記加工位置（Ｋ）に上下動自在に備えたパンチプレスであって、前記加工位置（Ｋ）においてパンチプレスにおける上部フレーム（５）に上下動自在に備えられたラムシリンダ（３９）のピストンロッド（４１）の下端部に、前記パンチ（Ｐ）を交換可能に把持するプレスラム部（４７）を備え、前記加工位置（Ｋ）においてパンチプレスにおける下部フレーム（７）に上下動自在に備えられた支持台（９５）の上面に前記ダイ（Ｄ）を交換可能に備え、複数のパンチ（Ｐ）及びダイ（Ｄ）を収納した金型収納装置（２１）から取り出されて次に使用するパンチ（Ｐ）及びダイ（Ｄ）を前記プレスラム部（４７）及び前記支持台（９５）に移送し交換する途中の金型段取り位置（２３）に、前記パンチ（Ｐ）及び／又はダイ（Ｄ）のハイトを計測する金型ハイト計測装置（２７）を備え、前記パンチ（Ｐ）を上下動するための前記ピストンロッド（４１）及びダイ（Ｄ）を上下動するための前記支持台（９５）の上下動を制御するための制御装置（３１）に、前記金型ハイト計測装置（２７）の計測データに基いてパンチング加工時におけるパンチ（Ｐ）及び／又はダイ（Ｄ）の上下方向の軸移動を算出するための演算部（１５１）を備え、この演算部（１５１）の演算結果に基づいて前記ピストンロッド（４１）及び／又は前記支持台（９５）の上下移動を制御する移動制御部（１５３）を備えていること特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１および図２には、この発明に係るパンチプレス１が示されている。このパンチプレス１では、門型形状をしたフレーム３の中央部における上部フレーム５と下部フレーム７の間にギャップＧを備えている。このギャップＧにおける加工位置Ｋには、パンチＰが上部フレーム５に上下動自在に支持されると共に、ダイＤが下部フレーム７に上下動自在に支持されている。
【００２２】
一方、ギャップＧには、加工されるワークＷを支持して位置決めするワーク移動位置決め装置９が設けられている。このワーク移動位置決め装置９では、加工テーブル１１が、Ｙ軸方向（図１において左右方向）に設けられている１対のガイドレール１３に沿って移動すべく、加工テーブル１１の図１における右端部にはキャレッジベース１５が設けられており、このキャレッジベース１５はＹ軸方向へ移動・位置決め自在となっている。また、前記キャレッジベース１５には、ワークＷを把持する複数のワーククランパ１７を備えてＸ軸方向（図２中上下方向）へ移動・位置決め自在のＸ軸キャレッジ１９を有している。
【００２３】
上記構成により、ワークＷをワーククランパ１７により把持して、Ｘ軸キャレッジ１９をＸ軸方向へ、またキャレッジベース１５をＹ軸方向へ移動させて、ワークＷを加工位置Ｋに位置決めする。そして、駆動装置によりパンチＰを打圧して、パンチＰとダイＤとの協働によりワークＷにパンチング加工を行う。
【００２４】
一方、パンチプレス１の図１における左側には、多数のパンチＰおよびダイＤを収納する金型収納装置２１が設けられている。この金型収納装置２１の近傍には、金型の段取りを行うための金型段取り位置としての金型段取りステーション２３が設けられており、金型収納装置２１と金型段取りステーション２３間を移動自在の自動金型段取り装置２５が併設されている。また、前記の金型段取りステーション２５にはパンチＰやダイＤの高さを計測するための金型ハイト計測装置２７が設けられている。
【００２５】
金型収納装置２１とパンチプレス１における加工位置Ｋの近傍に設けられている金型交換準備位置Ａとの間には、使用済みの金型をパンチプレス１から搬出して金型収納装置２１へ収納したり次に使用する新しい金型をパンチプレス１へ搬入するための金型交換装置２９が設けられている。また、パンチプレス１の右側には、パンチプレス１を制御するための制御装置３１が設けられている。
【００２６】
図３および図４には、パンチＰを支持するパンチ支持部３３およびダイＤを支持するダイ支持部３５が示されている。
【００２７】
図３を参照するに、パンチ支持部３３の段差を有する円筒形状の支持ボディ３７は上部フレーム５に固定されており、支持ボディ３７の中心部空間にはラムシリンダ３９が設けられていて、上方へ延びる上ピストンロッド４１Ｕの上端部にはインデックス用ギヤ４３が装着されて設けられている。
【００２８】
このインデックス用ギヤ４３はスプライン部４５により上ピストンロッド４１Ｕと一体的に回転し且つ相対的に上下動自在するように連結されており、インデックス用モータ（図示省略）によりギヤ（図示省略）を介して回転駆動されてパンチＰを回転させる。
【００２９】
図４を併せて参照するに、ラムシリンダ３９のピストンロッド４１の下部である下ピストンロッド４１Ｌの下端部にはプレスラム部４７が設けられており、ラムシリンダ３９の作用により加工高さ位置および金型交換高さ位置に位置決め可能となっている。このプレスラム部４７の内側にはパンチＰを把持してロックするロック機構４９が設けられている。
【００３０】
ロック機構４９はロック外筒５１を有し、このロック外筒５１はプレスラム部４７の内側に設けられ、ロック外筒５１の内側の空間はシール５３を備えた仕切り５５が設けられていて、上部空間５７と下部空間５９に分かれている。上部空間５７にはロック用シリンダ６１が設けられており、このロック用シリンダ６１のピストンロッド６３は仕切り５５を貫通して下部空間５９に延びていて、下部空間５９におけるピストンロッド６３の下端部にはプレート６５および複数のロック爪６７（コレットチャック）が開閉自在に設けられている。
【００３１】
このロック爪６７の先端部には球状部分６９が設けられており、このロック爪６７が上下移動する下部空間５９は下端部が広くなるようにロック外筒５１の下部内側に段差７１が設けられている。
【００３２】
従って、ロック用シリンダ６１の上室６１Ｕに圧油を供給して下降させると、ロック爪６７の球状部分６９が段差７１の下側に移動するので開いてアンロック状態となる。一方、ロック用シリンダ６１の下室６１Ｌに圧油を供給して上昇させると、ロック爪６７の球状部分６９が上昇して段差７１により内側に移動されるので、ロック爪６７は閉じてロック状態となる（図４に示されている状態）。
【００３３】
また、支持ボディ３７の下側には、加工時にワークＷを押さえるワーク押え支持ブロック７３が図示省略のエアシリンダにより上下動自在に設けられている。このワーク押え支持ブロック７３の下端部には、パンチＰを保持するための一対のパンチ保持爪７５が設けられており、ワーク押さえ７６の装着用溝７７に係合してパンチＰを保持するようになっている。
【００３４】
なお、前記ロック外筒５１の下部における図４において前後には、パンチＰの交換時にロック機構４９によりクランプされるパンチＰのプルスタッド７８との干渉を回避する切欠きＣが二点鎖線で示すように設けられている。
【００３５】
一方、図３を参照するに、ダイ支持部３５では、円筒形状をした上下支持ボディ７９Ｕ、７９Ｌがボルト８１により一体的に結合されて、且つ下部フレーム７に固定されている。
【００３６】
下支持ボディ７９Ｌの内周面にはネジ部８３が形成されており、このネジ部８３に螺合して下支持ボディ７９Ｌに対して相対的に上下動自在の昇降部材８５が設けられている。この昇降部材８５の下端部には、スプライン部８７を介して昇降用ギヤ８９が昇降部材８５に対して相対的に上下動自在且つ一体的に回転するように設けられており、昇降用ギヤ８９は定位置において回転する。この昇降用ギヤ８９は、ギヤ９１等を介して昇降用モータ９３により回転される。
【００３７】
従って、昇降用モータ９３がギヤ９１等を介して昇降用ギヤ８９を回転させると、昇降部材８５はネジ部８３の作用により下支持ボディ７９Ｌに沿って上下動して、加工時のダイＤの上面がパスラインに位置する加工高さ位置（図４に示されている状態）、あるいはダイＤを交換するための交換高さ位置に位置決めされる。
【００３８】
図４を併せて参照するに、昇降部材８５の上側には、上支持ボディ７９Ｕの内周面に沿って上下動自在の下部主軸としての支持台９５が設けられており、加工高さ位置と金型交換高さ位置が選択的に位置決め可能となっている。この支持台９５の上端部には流体圧シリンダとしての成形シリンダ９７が設けられている。この成形シリンダ９７のピストンロッド部材９９の中央部は中空状となった空間１０１が上下に設けられており、パンチング時に生じる抜きカスを落下させて排出することができるようになっている。
【００３９】
前記ピストンロッド部材９９の上部外周面にはスプライン部１０３を介してインデックス用ギヤ１０５がピストンロッド部材９９に対して相対的に上下動自在且つ一体的に回転するように設けられており、インデックス用モータ１０７により定位置で回転する。
【００４０】
また、インデックス用ギヤ１０５の上側には金型装着部としてのダイ支持ブロック１０９が設けられており、このダイ支持ブロック１０９はインデックス用ギヤ１０５を貫通して常時スプリング１１１によりピン１１３が下方へ付勢されているが、ピン１１３の上端のネジ部１１３Ｕがねじ込まれてインデックス用ギヤ１０５と一体的に回転するようになっている（図４参照）。
【００４１】
従って、支持台９５を下降させると、インデックス用ギヤ１０５も一体的に下降するためピン１１３も下降するが、ピン１１３の下端部は上支持ボディ７９Ｕの上端面に当接してそれ以上下降できないため、相対的に押し上げられる。このピン１１３により、ダイ支持ブロック１０９が相対的に押し上げられるので、ダイホルダ１１７（図４参照）の下面がピストンロッド部材９９の上端面から離れてアンロック状態となる。
【００４２】
図４を参照するに、前記ダイ支持ブロック１０９には、ダイＤを保持するために左右（図４において左右）係止部材としての一対のダイ保持爪１１９が設けられており、ダイホルダ１１７に設けられているダイ装着用溝１２１に係合してダイＤを保持するようになっている。
【００４３】
従って、支持台９５を下降させたアンロック状態で、インデックス用モータ１０７によりインデックス用ギヤ１０５を回転させることによりダイ保持爪１１９も一体的に回転するので、ダイ保持爪１１９に保持されたダイＤの回転割出しを行うことができる。そして、支持台９５を上昇させ、ダイホルダ１１７の下面に支持台９５の上端面を押し付けてロック状態とする（図４参照）。
【００４４】
図５（Ａ）、（Ｂ）には、金型ハイト計測装置２７の一例が示されている。この金型ハイト計測装置２７は金型段取りステーション２３（図２参照）に設けられている。
【００４５】
この金型ハイト計測装置２７は、先端部が二股に分かれてパンチＰまたはダイＤを支持する金型支持アーム１２３と、パンチＰまたはダイＤの底面に当接させる下検出子１２５と、パンチＰまたはダイＤの上端面に当接させる上検出子１２７とを有している。
【００４６】
下検出子１２５は、一方（図５（Ａ）、（Ｂ）において右側）の先端部が上方へ曲げ上げられている上下動自在の下アーム１２９の上端部（先端部）に取り付けられており、上検出子１２７は、前記下アーム１２９の曲げ上げ位置に対応して先端部が下方へ曲げ下げられている上アームの下端部（先端部）に取り付けられている。
【００４７】
前記下アーム１２９および上アーム１３１は、鉛直に立設されたガイドポスト１３３に上下移動自在に支持されているスライダ１３５、１３７により、各々上下移動自在に支持されており、他方の端部（図５（Ａ）、（Ｂ）において左側端部）には両端部の間隔を計測するためのセンサ１３９、１４１が取り付けられている。このセンサ１３９、１４１は、例えば一方のセンサ１３９はレーザ光ＬＢを発する発光部と反射したレーザ光ＬＢを受ける受光部を有し、他方のセンサ１４１は反射板となっていても良いし、あるいは一方のセンサ１３９は発光部を有し、他方のセンサ１４１が受光部を有するものであっても良い。なお、下アーム１２９および上アーム１３１は既に公知の種々の上下機構を用いることが可能である。
【００４８】
従って、例えば金型段取りステーション２３に準備されたパンチＰのパンチハイトＰＨを計測する場合には、図５（Ａ）に示されているように、パンチＰのパンチ装着用溝７７に金型支持アーム１２３を係合させてパンチＰを支持し、下検出子１２５をパンチＰの下面に当接せしめると共に上検出子１２７をパンチＰの上端面に当接せしめて、パンチハイトＰＨを計測する。
【００４９】
また、図５（Ｂ）に示されているようにダイハイトＤＨを計測する場合には、前述したパンチハイトＰＨを計測する場合と同様にして、ダイＤのダイ装着用溝１２１に金型支持アーム１２３を係合させてダイＤを支持し、下検出子１２５をダイＤの下面に当接せしめると共に上検出子１２７をダイＤの上端面に当接せしめて、ダイハイトＤＨを計測する。
【００５０】
なお、パンチハイトＰＨを計測する装置と、ダイハイトＤＨを計測する装置は共通のものを使用することができるが、各々専用の金型ハイト計測装置を設けるようにしても良い。また、金型支持アーム１２３の先端部にパンチＰまたはダイＤを把持するためのクランパを設けるようにすれば、パンチ装着用溝７７を有しないパンチＰや、ダイ装着用溝１２１を有しないダイＤのハイト計測を行うこともできる。
【００５１】
図６には、制御装置３１の構成が示されている。この制御装置３１では、中央処理装置であるＣＰＵ１４３に、種々のデータを入力するための入力手段１４５や、種々のデータを出力するための出力手段１４７が接続されている。また、ＣＰＵ１４３には、記憶媒体としての金型ハイトメモリ１４９が接続されており、金型ハイト計測装置２７により計測されたパンチハイトＰＨやダイハイトＤＨが入力されて金型ハイトメモリ１４９に記憶されるようになっている。
【００５２】
また、ＣＰＵ１４３には演算部１５１が接続されており、金型ハイトメモリ１４９に記憶されたパンチハイトＰＨやダイハイトＤＨのデータに基づいて加工時におけるパンチＰやダイＤの軸移動量を算出する。そして、この軸移動量に基づいて、パンチ移動機構であるラムシリンダ３９およびダイ移動機構である昇降用モータ９３を制御する移動制御部１５３が設けられている。
【００５３】
図７には、この発明に係るパンチプレスにおける加工方法が示されている。すなわち、加工を開始したら（ステップＳ１）、前述したように金型ハイト計測装置２７を用いて、金型段取りステーション２３に準備されたパンチハイトＰＨおよびダイハイトＤＨを計測し（ステップＳ２）、計測されたパンチハイトＰＨおよびダイハイトＤＨを、自動で金型ハイトメモリ１４９に記憶する（ステップＳ３）。その後、パンチＰおよびダイＤは金型交換装置２９に渡されて、パンチプレス１に搬送されて装着される。
【００５４】
演算部１５１は、金型ハイトメモリ１４９に記憶されているハイト情報に基づいて、所定の加工を行うためのパンチＰやダイＤの軸移動量を算出し、移動制御部１５３がラムシリンダ３９および昇降用モータ９３の軸移動を制御してダイＤの上面位置およびパンチＰの下面位置を制御して加工を行って（ステップＳ４、図８参照）、加工を終了する（ステップＳ５）。
【００５５】
以上の結果から、ハイトの計測、ハイト調整、パラメータの入力等による煩雑化している金型ハイト調整を行わずに所望の加工を行うことができ、作業効率のアップを図ることができると共に、加工精度の向上を図ることができる。
【００５６】
また、パンチハイトＰＨやダイハイトＤＨの計測作業、および計測結果の入力作業における煩雑な操作を軽減して、前記作業に伴う作業ミスを防止することができる。
【００５７】
また、ワークのＸ軸、Ｙ軸移動時にダイＤを下げるように制御することにより、ワークの下面に擦り傷を付けるのを防止することができる。
【００５８】
なお、前述の実施の形態においては、図５（Ａ）、（Ｂ）において例示した金型ハイト計測装置２７を用いてパンチハイトＰＨやダイハイトＤＨを計測したが、この他にも以下のような方法によりハイト計測を行うこともできる。
【００５９】
▲１▼パンチを昇降するラムシリンダ３９やダイを昇降する昇降用モータ９３を動作させて計測する方法
▲２▼金型装着時に専用の計測装置を用い、軸を移動させて金型を検出子に当接させて圧力、電流、等の変化から計測する方法
▲３▼３次元計測器、２次元計測器等を用いて計測する方法
▲４▼電子ノギス等の手動計測器で計測データを記憶媒体へ伝送できるものを用いる方法。
【００６０】
また、金型のハイト計測は、前述のように金型の段取り時に行うことができるが、その他、金型メンテナンス時に行い、ネットワークを介して制御装置に計測データを伝送することもできる。この場合、金型ハイト計測装置をパンチプレスとは別個に設けることもできる。
【００６１】
また、金型を複数の機械で使用する場合には、金型ハイトの計測データをパンチプレス１の制御装置３１外に設け、パンチプレス１により加工を行う際に制御装置３１と接続するようにすることも可能である。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、パンチプレスにおいて次に使用する金型を段取り装置に準備した際に、金型段取り位置に設けられている金型ハイト計測装置によりパンチハイトおよびダイハイトを計測するので、パンチプレスによる加工時に並行して行うことができ、作業の効率をアップさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るパンチプレスの全体を示す正面図である。
【図２】図１中ＩＩ方向から見た平面図である。
【図３】パンチの上下機構およびダイの上下機構を示す断面図である。
【図４】パンチ支持部およびダイ支持部を示す断面図である。
【図５】（Ａ）はパンチハイト計測用の金型ハイト計測装置を示す説明図であり、（Ｂ）はダイハイト計測用の金型ハイト計測装置を示す説明図である。
【図６】制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明に係るパンチプレスにおける加工方法を示すフローチャートである。
【図８】パンチおよびダイの加工時における移動状態の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  パンチプレス
２３  金型段取りステーション（金型段取り位置）
２７  金型ハイト計測装置
２９  金型交換装置
３１  制御装置
１４９  金型ハイトメモリ（記憶媒体）
Ｐ  パンチ
Ｄ  ダイ
Ｗ  ワーク
【図１】
0004766737.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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