(57)【要約】【課題】本発明はワークの加工装置に関し、ワークへの多数の孔を穿設やカットなどの作業を超高速にて実施することができるようにすることを目的とする。【解決手段】工具１００は工具スライダ１１６に支持され、工具スライダ１１６はコネクティングロッド１０８を介してクランク機構１０３に連結され、クランク軸１０４の回転により工具１００は前後往復する。ダイ１０２はダイスライダ１３０上に設けられ、ダイスライダ１３０はリンク１２６および偏心リング１２４を解してエアロータリアクチュエータ１３４に連結される。クランク機構１０３により工具スライダ１１６を介して工具１００を前進させ、ワークの加工を行う。ワーク加工終了後、クランク軸が上死点に向け動くまでの間にダイ１０２をエアロータリアクチュエータ１３４の回転により後退させ、次の加工部位へのワークＷの位置決めを完了させる。【選択図】図１
2005125335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具の支持のための摺動自在な工具支持台と、受具の支持のための摺動自在な受具支持台と、ワークの支持のためのワーク支持台と、工具をワークに対して前後させるべく工具支持台を往復移動せしめる工具移動手段と、受具をワークに対して前後せしめるべく受具支持台を往復移動せしめる受具移動手段と、ワークを加工部位間で移動せしめるべくワーク支持台を移動せしめるワーク移動手段とを具備したワーク加工装置。
【請求項２】
工具の支持のための摺動自在な工具支持台と、受具の支持のための摺動自在な受具支持台と、ワークの支持のためのワーク支持台と、回転駆動モータと、回転駆動モータの回転軸の回転運動を工具支持台の直線方向の往復運動に変換するクランク機構と、受具をワークに対して前後せしめるべく受具支持台を往復移動せしめる受具移動手段と、ワークを加工部位間で移動せしめるべくワーク支持台を移動せしめるワーク移動手段とを備え、クランク機構の１回転中に工具支持台上の工具によるワークの加工、ワーク加工前後の受具移動手段による受具の前進および後退、ワーク移動手段による次の加工位置へのワークの移動が行われることを特徴とするワーク加工装置。
【請求項３】
請求項２に記載の発明において、回転駆動モータはサーボモータであることを特徴とするワーク加工装置。
【請求項４】
工具の支持のための摺動自在な工具支持台と、受具の支持のための摺動自在な受具支持台と、ワークの支持のためのワーク支持台と、工具をワークに対して移動させるべく工具支持台を移動せしめる工具移動手段と、工具によるワークの加工前後に受具をワークに対して前進後退せしめるべく受具支持台を移動せしめる受具移動手段と、ワークからの受具の後退後にワークを次の加工部位に移動せしめるべくワーク支持台を移動せしめるワーク移動手段とを具備したワーク加工装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、受具を前後せしめる受具移動手段は回転駆動源を有したトグル機構により構成されるワーク加工装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、工具支持台の往復移動方向における中心線と、工具の中心線と、受具支持台の往復移動方向における中心線と、受具の中心線とが実質的に一直線上に位置されるワーク加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はワークの加工装置に関し、ワークに多数の孔を穿設したり、ワーク端面を多数の部位にて切断したり、ワーク外周に多数のスリット加工を行うなどの作業を超高速にて実施することができるものである。
【背景技術】
【０００２】
ワークの穿孔もしくは切断もしくはスリッティングのための加工はワークを固定のダイの上に載せ、パンチを推力発生装置としてのクランク機構や油圧シリンダにより前進駆動することにより行われる。ワークは多数の部位に加工する場合、ワークの一つの部位を加工後にパンチを後退させ、パンチの後退完了後に固定のダイに食い込んだワークを外すためにワークをダイから離間させるためのように移動させ、かつワークをパンチによる作業域から後退させ、ワークの次の加工部位をパンチに正対させるべくワークの位置決めを行い、ワークの位置制御の完了後にワークをパンチの作業域まで前進させ、このようにして作業準備が完了後にパンチを前進駆動させることにより次の作業が開始される。ワークを載置するダイは通常固定であり、加工後にワークをダイから外し次の加工部位に移動させる。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３２６２９６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術においては、ワークにおける多数の部位に穿孔など加工をする場合クランク機構や油圧シリンダによりパンチなどの工具を前進させることによりワークの加工を完了後にパンチが完全に後退するのを待ってワークの後退および次の加工位置に向けてのワークの位置決めを行っている。このように完全な順序制御を行っていることから一回の穿孔などの作業に要する時間が長くなり、特に、推力発生装置として油圧シリンダを採用した場合は油圧シリンダの応答速度自体が遅いため作業速度が著しく遅くなる。また、推力発生装置としてクランク機構を使用した場合であっても、自身の慣性モーメントが大きいため１回転に要する時間の短縮には限界がある。
この発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、工具の往復にクランク機構を採用したものにおいて、クランク機構の１回転中にワークの次の加工部位への位置決めまでを一挙に済ませてしまうことにより高速化を実現させるようにしている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明によれば、工具の支持のための摺動自在な工具支持台と、受具の支持のための摺動自在な受具支持台と、ワークの支持のためのワーク支持台と、工具をワークに対して前後させるべく工具支持台を往復移動せしめる工具移動手段と、受具をワークに対して前後せしめるべく受具支持台を往復移動せしめる受具移動手段と、ワークを加工部位間で移動せしめるべくワーク支持台を移動せしめるワーク移動手段とを具備したワーク加工装置が提供される。
【０００６】
請求項２に記載の発明によれば、工具の支持のための摺動自在な工具支持台と、受具の支持のための摺動自在な受具支持台と、ワークの支持のためのワーク支持台と、回転駆動モータと、回転駆動モータの回転軸の回転運動を工具支持台の直線方向の往復運動に変換するクランク機構と、受具をワークに対して前後せしめるべく受具支持台を往復移動せしめる受具移動手段と、ワークを加工部位間で移動せしめるべくワーク支持台を移動せしめるワーク移動手段とを備え、クランク機構の１回転中に工具支持台上の工具によるワークの加工、ワーク加工前後の受具移動手段による受具の前進および後退、ワーク移動手段による次の加工位置へのワークの移動が行われることを特徴とするワーク加工装置が提供される。
【０００７】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明において、回転駆動モータはサーボモータであることを特徴とするワーク加工装置が提供される。
【０００８】
請求項４に記載の発明によれば、工具の支持のための摺動自在な工具支持台と、受具の支持のための摺動自在な受具支持台と、ワークの支持のためのワーク支持台と、工具をワークに対して移動させるべく工具支持台を移動せしめる工具移動手段と、工具によるワークの加工前後に受具をワークに対して前進後退せしめるべく受具支持台を移動せしめる受具移動手段と、ワークからの受具の後退後にワークを次の加工部位に移動せしめるべくワーク支持台を移動せしめるワーク移動手段とを具備したワーク加工装置が提供される。
【０００９】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１から４のいずれか一項に記載の発明において、受具を前後せしめる受具移動手段は回転駆動源を有したトグル機構により構成されるワーク加工装置が提供される。
【００１０】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明において、工具支持台の往復移動方向における中心線と、工具の中心線と、受具支持台の往復移動方向における中心線と、受具の中心線とが実質的に一直線上に位置されるワーク加工装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明の作用・効果を説明すると、ワークの加工は工具をワークを介し受具に向け前進させることにより行われ、工具によるワークの加工後における工具の後退時に、受具移動手段により受具を後退させて、ワークを離間させることで、その後直ぐにワーク移動手段による次の要加工部位へのワーク位置決め動作を開始することができ、復令動作が可能となるため作業速度を高めることができる。
【００１２】
請求項２の発明の作用・効果を説明すると、クランク機構の回転の開始によってワークに向けての工具の移動開始と共に、受具移動手段により受具をワークに向けて前進移動させ、工具と受具との間でのワークの加工を行い、その後のワークの後退のためのクランク機構の回転の間に受具移動手段による受具の後退およびワークの離間を行わせてから、ワーク移動手段による次加工部位へのワークの位置決めを行っており、クランク機構の１回転中に次の加工部位へのワークの位置決めまでの全ての準備作業を完了していることから、ワークの加工速度の著しい向上が実現でき、クランク機構を全然停止することなく連続的な作業も可能であり、ワークの加工速度を限界まで高めることができる。
【００１３】
請求項３の発明の作用・効果を説明すると、サーボモータによりクランク機構を駆動することによりサーボモータの回転位置制御信号をクランク軸の位置としていつも把握することができ、工具位置や受具の位置の動作制御を効率良く行うことができる。
【００１４】
請求項４の発明の作用・効果を説明すると、工具によるワークの加工後に受具をワークから後退させてから、ワーク移動手段により次の加工部位へのワークの移動をワークの損傷を伴うことなく確実にかつ正確に行うことができる。
【００１５】
請求項５の発明の作用・効果を説明すると、受具移動手段を回転駆動源を有したトグル機構により構成することにより、受具の前進および後退を迅速に行うことができると共に工具による加工時の大きな推力を充分な余裕で受け止めることができる。
【００１６】
請求項６の発明の作用・効果を説明すると、工具支持台の往復移動方向における中心線と、工具の中心線と、受具支持台の往復移動方向における中心線と受具の中心線とが実質的に一直線上に位置していることにより工具支持台や受具支持台に偏荷重が加わることがなく、もしくは偏荷重を少なくし、工具や受具の寿命延長を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して説明すると、図１はこの発明のワーク加工装置を原理的に示しており、工具１００とダイ（この発明の受具）１０２との間で薄肉パネルを筒状に成形してなるワークＷの多数の部位に穿孔やカットなどの加工を行うもので、工具１００は偏心リング型のクランク機構１０３に連結され、クランク機構１０３によって工具１００を前後（矢印a1, a2方向）に駆動する。即ち、クランク機構１０３はクランク軸１０４と、クランク軸１０４上の偏心リング１０６（偏心量＝δ）と、偏心リング１０６に一端が回転自在に取付けられたコネクティングロッド１０８とから構成され、クランク軸１０４の回転によりコネクティングロッド１０８は揺動される。コネクティングロッドの他端はピン１１４を介して工具スライダ（この発明の工具支持台）１１６に連結される。工具スライダ１１６は機枠１１８に対して摺動自在である。そのため、クランク軸１０４の回転運動は偏心リング１０６およびコネクティングロッド１０８を介して工具スライダ１１６の直線方向の往復運動に変換され、工具スライダ１１６に取付けられた工具１００を前後に移動させることができる。クランク機構１０３のクランク軸１０４はサーボモータ（この発明の回転駆動モータ）１２０の回転軸に連結される。例えば、サーボモータ１２０はパルス駆動とし、パルス数によりクランク角度位置を正確に把握することができるため、クランク軸１０４の１回転中のダイや工具の復令動作を行わせるのに好都合である。
【００１８】
１２１はダイ１０２を前後に往復駆動するための偏心リング型のダイ移動機構（この発明の受具移動手段）であり、ダイ移動機構１２１はダイ往復駆動軸１２２と、ダイ往復駆動軸１２２上の偏心輪１２４（偏心量＝δ´）と、偏心輪１２４を一端に回転自在に嵌合したリンク１２６とから構成され、ダイ往復駆動軸１２２の回転はリンク１２６を揺動させる。リンク１２６の他端はピン１２８を介してダイスライダ（この発明の受具支持台）１３０に連結され、ダイスライダ１３０は機枠118'に対して矢印b1, b2方向に摺動自在であり、そのため、 リンク１２６の揺動運動は、ダイ１０２を設けたダイスライダ１３０を前後に往復せしめる。ダイ往復駆動軸１２２はエアロータリアクチュエータ（この発明の回転駆動モータ）１３４に連結され、エアロータリアクチュエータ１３４によって偏心リング１２４およびリンク１２６を介してダイスライダ１３０を前後させ、ダイ１０２を前後に移動するようになっている。ダイ１０２は、工具１００によるワークＷを加工前後にダイ１０２をワークに接合または離間すべく前進または後退させうる例えば５ミリメートルといった些少の前後移動が得られれば充分であるが、クランク軸１０４の１回転中に全ての準備作業を完了するという要請から高速応答性が必要とされ、ダイ１０２の前後移動のためエアロータリアクチュエータ１３４を採用している。サーボモータのような高速応答型の他の回転駆動モータを採用することはもとより可能である。
【００１９】
エアロータリアクチュエータ１３４によりダイ往復駆動軸１２２を反時計右行（図２の矢印ｃ方向）に回転させた場合に、ダイ往復駆動軸１２２上に固定されたストッパアーム１３６がストッパ１３８に係合するに至るまでダイスライダ１３０は図１で左行（矢印b1）し、ストッパアーム１３６がストッパ１３８に当接するダイスライダ１３０の最左行位置ではダイ往復駆動軸１２２の中心Ｏ２と、偏心リング１２４の中心Ｏ１と、ピン１２８の中心Ｏ３とが軸線上に位置し、トグル機構における死点（左側死点）となっている。かつストッパアーム１３６とストッパ１３８によって位置位置規制が行われるため、トグルの働きで、工具１００によるワーク加工時の大きな推力を受けることができる。
【００２０】
ワーク位置制御装置１４０はワークＷを把持するチャック１４２（この発明のワーク支持台）はその顎部142-1が空気圧などにより半径方向に伸縮することにより薄肉筒形状のワークＷをその内径側にて着脱可能に把持する。ワークＷを把持したチャック１４２はワーク回転移動モータ１４４により直立軸線の回りを回転（矢印ｄ）せしめられるようにされ、ワーク回転移動モータ１４４を上下摺動自在（矢印ｅ）に支持する支持台１４６はボールねじ１４８に螺合連結され、ボールねじ１４８はプーリ１５０およびベルト１５２によりワーク上下方向移動モータ１５４に連結される。
【００２１】
制御回路１５６はサーボモータ１２０、エアロータリアクチュエータ１３４およびワーク上下方向移動モータ１５４およびワーク回転移動モータ１４４の制御を行うもので、クランク軸１０４の１回転中において、工具１００によるワークＷの加工、ダイ１０２の移動、および次の加工位置へのワークＷの移動を行う。そして、この発明では工具１００だけでなくダイ１０２も前後移動可能となっているため、工具１００による加工前後にワークをダイ１０２に接合もしくはダイ１０２から外すための機構は不要であり、ワーク位置制御装置１４０は工具１００による加工後にワークＷを次の加工部位での加工のための位置決めを行うためだけに機能する。
【００２２】
次に、図１の装置の作動を図３の概略的タイミングチャートを参照しながら説明すると、ワークの加工開始に先立ってクランク軸１０４の左側死点位置（クランク角度＝０°）では工具１００は最左行位置に後退（矢印ａ２方向）され、ダイ１０２は最右行位置に後退された位置（矢印ｂ２方向）にあり、またワークＷはこれから加工を行う部位が工具に正対するようにワーク位置制御装置１４０により既に位置決めを完了されている。ワークＷの加工開始のためクランク軸１０４の回転が開始され、工具スライダ１１６および工具１００は前進（右行：矢印ａ１）を開始する。ワークＷに向けての工具１００の前進移動を図３（イ）のM1にて示す。クランク軸１０４の回転開始と同時にまたはそれに僅か後れてエアロータリアクチュエータ１３４への空気圧が切替られ、ダイ往復駆動軸１２２は図２の矢印ｃ方向に回転し、ダイスライダ１３０を前進方向に移動（左行：矢印ｂ１）させ、ダイ１０２はワークＷに向けて前進する。ワークＷに向けてのダイ１０２の前進運動を図３（ロ）でN1にて示す。図２の矢印ｂ方向へのダイ往復駆動軸１２２の回転は、ストッパアーム１３６がストッパ１３８に当接するに至ると停止される。図３（ロ）でダイ１０２が最前進位置で停止した状態をN2にて示す。ダイ１０２が最前進位置で停止するクランク角度は図３でα１にて示し、工具１００が右側死点に来るクランク角度＝１８０度より相当手前で、即ち、工具１００がワークＷの加工を行うクランク角度の相当手前で、ダイ１０２はワークＷと接触し、工具１００と協働して加工を行う準備を完了している。エアロータリアクチュエータ１３４は高速にて応答するため、工具がワークの加工を行う最前進位置（クランク角度＝１８０）に到達するに先立ってダイ１０２をワークと接触する位置まで迅速に移動せしめることができる。
【００２３】
クランク軸１０４が１８０度回転する工具スライダ１１６の最前進位置（クランク機構１０３の右側死点位置）の近傍で、工具１００はダイ１０２との協働によってワークＷの加工（穿孔やカット）を行う。工具１００による加工時にダイ１０２に加わる大きな推力をトグル機構の働きで受止めることができる。
【００２４】
クランク軸回転角度が１８０度を超えると工具１００は後退移動（図１の左行（矢印b2））を開始し、工具１００の後退移動を図３（イ）でM2で表す。工具１００は後退移動の開始に併せて、エアロータリアクチュエータ１３４への空気圧が切り替えられ、ダイ往復駆動軸１２２は図２において時計方向（矢印ｃと反対方向）に回転し、ダイ１０２は最前進位置から後退（右行（矢印b2））を開始する（ダイ１０２が後退を開始するクランク角度を図３のタイミングチャートでα２にて示す）。ダイ１０２の最前進位置からのこの後退方向の移動を図３（ロ）でN3にて示す。ダイ１０２が最前進位置から後退し、ワークＷからダイ１０２を離間せしめるに充分な例えば５ミリメートルといったストローク（ダイ往復駆動軸１２２回転角度で９０°程度の角度）後退すると、エアロータリアクチュエータ１３４に内蔵されたストッパによってそれ以上の回転は拘束され、エアロータリアクチュエータ１３４は停止される。エアロータリアクチュエータ１３４が停止するクランク角度はα３にて示され、このクランク角度以降におけるエアロータリアクチュエータ１３４の停止状態を図３（ロ）のN4にて示す。エアロータリアクチュエータ１３４は高速にて応答するため、工具がワークの加工を行う最前進位置（クランク角度＝１８０）に到達するに先立ってダイ１０２をワークと接触する位置まで移動せしめることができる。エアロータリアクチュエータ１３４の高速作動はクランク軸の原点位置（クランク角度＝３６０度）への復帰に充分先行させて、ダイ１０２の迅速な後退を可能とすることができる。
【００２５】
エアロータリアクチュエータ１３４の停止後で、工具１００がワークＷより充分に離合し、ダイ１０２の後退が確認された後のα４〜α５のクランク角度の領域において次の加工部位に向けてのワークＷの位置決めが行われる。ワークＷの位置決め動作の期間を図３(ハ)のＱにて示す。即ち、ダイ１０２の後退が確認されると共に工具１００がワークＷより充分離合したことが確認されると、制御回路１５６はワーク上下方向移動モータ１５４およびワーク回転移動モータ１４４に制御信号を送ることによりワークＷの高さ位置（矢印ｅ）および回転位置（矢印ｄ）の制御が行われ、ワークＷは次の加工を受けるべき部位にて工具１００およびダイ１０２と正対せしめられる。ワークＷの移動は回転型のサーボモータ144, 154により高速に行うことができ、かつワークＷの多数の部位に穿孔やカットを行う場合には、次の加工位置へのワークの位置決め量自体が少ないため、原点位置へのクランク軸１０４の復帰までに充分な余裕を持ってワークの位置決め動作を完了することができる。また、クランク軸１０４の駆動のためサーボモータ１２０を使用することにより、クランク軸の位置制御信号（駆動パルス数）によりクランク軸１０４の位置をいつも正確に把握することができ、ダイ１０２の前後移動やワークの位置決め制御に好都合に利用することができる。
【００２６】
そして、クランク軸１０４が１回転を行い、左側死点（原点位置）に戻ると、１０４は上死点に戻り、クランク角度＝３６０度のこの位置でクランク軸１０４は一旦停止して次の加工開始指令を待機する。または、左側死点位置で停止することなく連続的に次の部位の加工に移るようにすることも可能である。
【００２７】
以上、説明したようにこの発明のワーク加工装置ではサーボモータ１２０により駆動されるクランク機構１０３の１回転の間に工具１００およびダイ１０２の前進、工具１００とダイ１０２との間でのワークＷの加工、工具１００およびダイ１０２の後退、次の加工位置へ向けてのワークＷの移動を復令動作させ、ワーク加工のための全ての工程を完了させることができるため、一つのワークに多数の加工部位において加工作業を行う場合に著しい高速化を実現することができる。
【００２８】
図４〜図１６は、この発明をより具体化した実施形態のワーク加工装置を示しており、ワーク加工装置はテーブル１０と、推力発生部１２と、推力受部１４と、ワーク把持部１６とから構成される。
【００２９】
推力発生部１２は穿孔パンチ等の工具取付用のパンチスライドテーブル１８を備え、パンチスライドテーブル（本発明の工具支持台）１８はテーブル１０上のテーブルガイド２０上を直線方向に往復摺動自在に設けられる。パンチスライドテーブル１８は偏心リング型クランク機構（この発明の工具移動手段）によって直線方向の往復運動を付与される。この偏心リング型クランク機構について説明すると、サーボモータ２２（図８および図１０）の回転軸２２Ａはタイミングプーリ２３およびタイミングベルト２４を介して減速器２６に接続される。図７に示すように、減速器２６の出力側はクランク軸２８に連結され、クランク軸２８は、クランク軸２８に対してδだけ偏心した偏心リング３０を介してコネクティングロッド３２に連結され、クランク軸２８の１回転によりコネクティングロッド３２は偏心量δだけ前後に揺動する。コネクティングロッド３２はテーブルガイド２０上を摺動する摺動部材３４にピン３５にて連結され、摺動部材３４は皿ばね３６を備えた過荷重防止機構を介してパンチスライドテーブル１８に連結される。皿ばね３６は摺動部材１８から延びてくる連結軸３７のフランジ37-1と摺動部材３４との間に配置され、かつナット３３により所定荷重にて圧縮締結されている。したがって、クランク軸２８の回転運動はコネクティングロッド３２を介して摺動部材３４および連結軸３７を介してパンチスライドテーブル１８に伝達され、パンチスライドテーブル１８上の工具を偏心量δだけ前後（矢印a1, a2方向）に往復せしめ、工具が往行中にワークに推力を付与することができる。皿ばね３６は所定荷重を超えると撓むことができ、、クランク軸２８の下死点近くで予想外の荷重が発生した場合、皿ばね３６が撓むことにより、パンチやダイや装置本体を保護することができる。
【００３０】
次に、推力受部１４の構成について説明すると、穿孔パンチなどの工具からの推力を受けるダイ（この発明の受具）を装着するためのダイスライドテーブル（受具支持台）３８はテーブルガイド２０上を直線方向に摺動可能に設けられる。ダイスライドテーブル３８は偏心式往復駆動機構（この発明の受具移動手段）に連結され、パンチスライドテーブル１８上の工具とダイスライドテーブル３８上のダイとの協働によるワークの加工前後にダイスライドテーブル３８を前進および後退させることができる。この往復駆動機構について説明すると、ダイスライドテーブル３８に連結されたリンクピン４０はリンク４２および偏心リング４４を介してダイスライドテーブル往復用駆動軸４６に連結され、ダイスライドテーブル往復用駆動軸４６はこれを９０度程度の所定角度往復回転させるためのエアロータリアクチュエータ４８に連結される。ダイスライドテーブル往復用駆動軸４６は偏心リング４４に対してδ´（図７）だけ偏心しており、ダイスライドテーブル往復用駆動軸４６の回転は偏心リング４４およびリンク４２を介してダイスライドテーブル３８を前後（矢印b1, b2方向）せしめる。ダイスライドテーブル往復用駆動軸４６の最前進位置において、パンチスライドテーブル１８上の穿孔パンチなどの工具はダイとの間でワークの加工を行うが、このときの推力を受け止めるためのトグル式推力受止機構が構成される。このトグル式推力受止機構について説明すると、エアロータリアクチュエータ４８の回転軸４８Ａが図１２の反時計方向（矢印ｃ方向）に回転せしめられるとピン４０およびダイスライドテーブル３８は死点位置に向けて前進（図７の左行）せしめられ、偏心リング４４の偏心方向が水平左向きとなり、偏心リング４４の中心がダイスライドテーブル往復用駆動軸４６の中心とピン４０の中心とを結ぶ水平軸線上に位置した死点、もしくは死点より極く僅か図１２の矢印ｃ方向に回転した位置に到達するとダイスライドテーブル往復用駆動軸４６に設けられたストッパアーム５０が機枠に設置されたストッパ５２と空気圧力に応じた押圧力で当接するに至り、それ以上のダイスライドテーブル往復用駆動軸４６の回転は阻止される。死点位置ではトグル機構は理論上無限大の推力を受けることができ、パンチなどの工具によるワーク加工時に発生する最大推力をダイスライドテーブル３８上のダイによって受止めることができる。工具によるワーク加工が終了すると、エアロータリアクチュエータ４８に加わる空気圧力が反対向きに切り替えられ、ダイスライドテーブル往復用駆動軸４６は図１２の時計方向（矢印ｃと反対方向）に回転付勢され、この方向の回転はストッパアーム５０をしてストッパ５２から離間せしめる方向であるためダイスライドテーブル往復用駆動軸４６は妨げられないため、ダイスライドテーブル３８は図７における右方向（矢印b2方向）に後退せしめられる。最後退位置を設定するためエアロータリアクチュエータ４８の内部に図示しないストッパが内臓され、エアロータリアクチュエータ４８は約９０°の前後回転を行うことにより、ダイスライドテーブル３８は、ストッパアーム５０がストッパ５２と当接する最前進位置とエアロータリアクチュエータ４８に内臓のストッパ���よって決められる最後退位置との間を移動することができる。ダイスライドテーブル３８のこの移動量（退避移動量）はワークＷの位置決め動作中にダイとの接触による損傷を未然防止するのに必要な移動量を確保しうるものである。ダイスライドテーブル３８の後退時にはダイに推力は実質的に働かないが、この発明ではクランク軸の１回転における下死点から後半の半回転の途中において後退を完了させる必要があり、高速動作が可能である、空気圧で動くエアロータリアクチュエータ４８にリンクピン４０およびリンク４２および偏心リング４４よりなる偏心機構を組み合わせたものを採用している。また、回転動作は潤滑が容易で耐久性の観点からも有利である。
【００３１】
パンチスライドテーブル１８およびダイスライドテーブル３８とテーブルガイド２０との間には周知の無限軌道ボール２０´が備えられ、テーブルガイド２０上でのパンチスライドテーブル１８およびダイスライドテーブル３８のスムースな移動が得られるようになっている。
【００３２】
尚、ダイスライドテーブル３８の駆動のためエアロータリアクチュエータ４８の代りに高速応答が可能なサーボモータを使用することはもとより可能である。
【００３３】
次にワーク把持部１６について説明すると、この実施形態ではワークＷは肉薄金属板よりなる筒状パネル（ワークＷの筒形状については図６および図１３もしくは図１５参照）であり、ワークＷはパネルチャック６２により垂下把持されている。図１４もしくは図１６に示すように、パネルチャック６２は下端に複数の把持顎62-1を円周方向に間隔をおいて備えており、各把持顎62-1は半径内方に収縮した収縮位置と半径外方に拡開した拡開位置との間を空気圧などにより移動可能であり、把持顎62-1の半径内方収縮位置でその外周側に筒状のワークＷを導入し、空気圧により把持顎62-1を半径外方に拡開することによりワークＷを内径上端にて保持することができる。図４および図５に示すように、パネルチャック６２はパネル回転軸受体６４に回転自在に支持されていると共にタイミングベルト６３およびプーリ６５を介してワーク回転駆動モータ６６に連結され、ワーク回転駆動モータ６６によりワークＷを回転（図13, 15の矢印ｄ方向）せしめることができる。パネルチャック６２は昇降テーブル６８に取付けられ、昇降テーブル６８は両側の支柱７０に上下昇降（図４の矢印ｅ方向）が自在に取付けられる。昇降テーブル駆動用ボールねじ７２は昇降テーブル６８に係合されると共にボールねじ７２の端部はタイミングプーリ７３およびタイミングベルト７４を介して昇降テーブル駆動用サーボモータ７６に連結される。そのため、昇降テーブル駆動用サーボモータ７６の回転軸の回転運動はボールねじ７２によって昇降テーブル６８の上下運動（矢印ｅ）に変換され、ワークＷを昇降せしめることができる。
【００３４】
図１３および図１４はワークＷとしての筒状パネルに穿孔加工を施す場合のツーリングを示しており、パンチスライドテーブル１８上には取付駒77A, 77B, 77Cを介してパンチ取付具77Dがボルト止めされ、パンチ取付具77D上に穿孔パンチ７８が取付けられ、楔状の取付駒77Bの長孔77B-1によって穿孔パンチ７８の微妙な位置調節が可能となっている。ダイスライドテーブル３８上には穿孔用ダイ８０が設けられ、同様に、ダイスライドテーブル３８上には取付駒81A, 81B, 81Cを介してダイ取付具81Dがボルト止めされ、ダイ取付具81D上にダイ８０が取付けられ、楔状の取付駒81Bの長孔81B-1によってダイ８０の微妙な位置調節が可能となっている。穿孔パンチ７８とダイ８０との協働によりワークＷとしての筒状パネルが所定位置において穿孔される。穿孔パンチ７８によりワークＷのその部位の穿孔が行われると、パンチ７８およびダイ８０の後退後、ワーク把持部１６により次の被加工部位へのワークＷの位置決めが行われ、同様な工程によりワークは穿孔され、これが繰り返されることで全周に多数の開口の穿設を行うことができる。
【００３５】
図１５および図１６はワークＷとしての筒状パネルに端面カット加工を施す場合のツーリングを示しており、パンチスライドテーブル１８上にはカットパンチ８２が備えられ、ダイスライドテーブル３８上にはカット用ダイ８４が設けられ、カットパンチ８２とダイ８４との協働によりワークＷとしての筒状パネルの端面カット加工が行われる。カットパンチ８２によりワークＷのその部位の端面カットが行われると、パンチ８２およびダイ８４の後退後、ワーク把持部１６により次の被加工部位までワークＷは回転（図１５の矢印ｄ）され、端面カットが行われ、これが繰り返されることで全周でのカットが行われる。
【００３６】
図７に示すようにコネクティングロッド３２の中心線Ｌ１と、ダイスライドテーブル往復用駆動機構の中心線Ｌ２とは高さ位置を実質的に同じくしており、かつこれらの中心線L1, L2の高さ位置は、パンチスライドテーブル１８上に取付けられた状態での工具、即ち、穿孔パンチ７８（図１４）もしくはカットパンチ８２（図１６）の高さ位置およびダイスライドテーブル３８上に取付けられた状態でのダイ８０（図１４）もしくは８４（図１６）の高さ位置に対して実質的に一致している。そのため、摺動時におけるパンチスライドテーブル１８およびダイスライドテーブル３８からテーブルガイド２０に偏荷重は実質的に生せず若しくは最小となり、テーブルガイド２０でのパンチスライドテーブル１８およびダイスライドテーブル３８の案内のため前述の無限軌道ボールを使用することにより、高精度の制御が可能となりかつパンチおよびダイの寿命の飛躍的向上を実現することができる。
【００３７】
以下この発明の加工装置の動作を図１３に示すツーリングによってワークの穿孔加工を行う場合について説明する。この発明においては、ワークの一つの加工部位（穿孔部位）での作業は推力発生部１２におけるクランク軸２８の一回転で完了される。図１７はクランク軸２８の１回転（３６０°の回転）間における各動作のタイミングを説明するもので、クランク軸２８の上死点はTDC、下死点はBDCにて示される。上死点角度位置TDCでクランク軸２８は一旦停止状態にあり、この上死点位置ではパンチスライドテーブル１８は後退位置（図１４における最左行位置）にある。昇降テーブル駆動用サーボモータ７６によって昇降テーブル６８は所定高さ位置まで下降されていると共にワーク回転駆動モータ６６はワークを次の加工位置が穿孔パンチ７８と正対させるべく回転された状態にある。そして、ダイスライドテーブル３８はエアロータリアクチュエータ４８により最後退位置（図１４で右行した位置）にある。
【００３８】
この上死点における停止状態からサーボモータ２２は回転（図１７の矢印Ａ）を開始し、クランク軸２８を回転せしめ、パンチスライドテーブル１８は図１４において右行（矢印ａ１）を開始する。他方、サーボモータ２２の回転開始と同時にエアロータリアクチュエータ４８に空気圧が印加され、回転軸４８Ａの回転が開始され、この回転方向は図１２においてダイスライドテーブル往復用駆動軸４６を反時計方向に回転させる方向（矢印ｃ方向）である。偏心リング４４よりなる偏心機構によってダイスライドテーブル３８は図１４において左行（矢印b1）を開始する。ダイスライドテーブル往復用駆動軸４６上のストッパアーム５０がストッパ５２に係合するとストッパアーム５０がストッパ５２に空気圧下で当接され、これ以上の反時計方向の回転は拘束されるが、このとき偏心リング４４は偏心方向が水平向きの左死点位置もしくは死点位置を極く僅か過ぎた位置にあり、ダイスライドテーブル３８がこの前端位置に来ていることの確認が、パンチがワークに接触を開始するクランク角度の手前のクランク角度である図１７におけるαのクランク角度位置で行われる。クランク角度はクランク軸２８を駆動するサーボモータ２２の駆動パルス数にて把握することができる。
【００３９】
クランク軸２８の下死点BDCの少し手前から、穿孔パンチ７８はダイ８０と協働し、ワークＷとしての筒状パネルの穿孔を開始する。このときの穿孔パンチ７８の推力はダイ８０を後退させようとするが、ダイスライドテーブル往復用駆動軸４６に固定されたストッパアーム５０がフレーム側のストッパ５２と係合し、この際、偏心リング４４の偏心方向がピン４０および軸４６を結ぶ線上もしくはこれから極く僅か回転した位置にあるため、ダイ８０は穿孔パンチ７８による穿孔時の大きな推力を受止めることができる。
【００４０】
クランク軸２８が下死点角度位置BDCを過ぎると、ダイスライダテーブル１８はテーブルガイド２０上を後退（図７および図１４で左行（矢印ａ２方向移動））を開始し、パンチ７８はワークＷから離間後退される。クランク軸が下死点角度BDCを過ぎたことを検出してエアロータリアクチュエータ４８に空気圧の印加方向が切り替えられ、回転軸４８Ａの回転方向が逆転され、ダイスライダテーブル３８は図７および図１４で右行（矢印ｂ２方向移動）を開始する。ダイスライドテーブル３８の往復動作はエアロータリアクチュエータ４８およびこれに連結された偏心リング４４よりなる機構により行われており、高速動作が可能であるためクランク軸２８の下死点からすこし過ぎた角度まで回転するごく短い時間においてダイスライドテーブル３８の後退を行わしめることが可能である。そして、クランク軸２８の回転の継続によりパンチスライドテーブル１８がワークの次の加工位置決め動作の支障のない位置への到来の確認が下死点過ぎのクランク角度β付近にて行われる。同時に、ダイスライドテーブル３８がワークの次の位置決め動作に支障のない位置に後退したことの確認、換言すれば、ダイがワークＷから離間したことの確認が行われる。即ち、ダイスライドテーブル３８が所定値まで後退したことを表すセンサからの信号とクランク角度信号との論理積（AND）がとられ、AND条件が成立したときに、ワークの次の加工部位の加工のための位置決めのための動作が行われ、ワーク回転駆動モータ６６および昇降テーブル駆動用サーボモータ７６によりワークＷは回転および／もしくは昇降され、ワークＷの次の加工位置が加工中心線まで来るようにすることができる。
【００４１】
このようにしてクランク軸２８が上死点角度位置TDCに戻ってくるまでに次の穿孔加工の準備をことごとく完了させることができる。この実施形態においてはクランク軸２８は上死点角度位置TDCにおいて一旦停止されるが、クランク軸２８を連続回転させることによりワークＷの一連の部位において穿孔作業を行うことが可能である。
【００４２】
以上述べたように、この発明ではワークの加工のためのパンチ78, 82などの工具を担持したパンチスライドテーブル１８を前後せしめるためのクランク軸の１回転の間にダイスライドテーブル３８の前進・後退およびワーク把持部１６によるワークＷを次の加工位置に位置決めさせるための動作がいわば復令動作にて行われる。そのため、従来のように油圧によるパンチの前後、ダイからのワーク離間、およびワークの次の位置への位置決めの各動作を一つの動作の完了を待って次の動作を行うべく順序制御で行っていたものと比較して、数分の１といった著しい高速での加工作業を実現することができる。
【００４３】
また、この実施形態の装置は図５などに示すように正面形状が非常にコンパクトであり、ワークとしてのパネルはこの発明の装置による加工の他にも様々の加工を受けるものであるため、この発明の装置はそれ以外の装置と併設され、ワークは装置間を移送する必要があるが、この発明の装置は正面寸法が小さいため、省スペースと移送手段の負担軽減の観点から優れている。
【００４４】
以上より、この発明の技術の採用により、従来複数台分で行っていた加工を１台で行うことができ、また消耗品であるパンチやダイの大幅な長寿命化が可能となり、装置の正面寸法を小型化することで設置場所の省スペースが可能となり、大幅な省スペース化が実現し、省資源化にも寄与させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は原理的構成によって表されたこの発明のワーク加工装置の概略的平面図である。
【図２】図２はダイ往復駆動軸のストッパ機構を示す概略的断面図である。
【図３】図３は図１に示すワーク加工装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図４】図３は具体的な装置として実現したこの発明のワーク加工装置の側面図である。
【図５】図５は図４のワーク加工装置の正面図（図４のＶ方向より見て示した図）である。
【図６】図６は図４のワーク加工装置の平面図（図４のＶＩ方向より見て示した図）である。
【図７】図７は図４と同様なこの発明のワーク加工装置の側面図であるがパンチスライダテーブルの構成を明確化するためワーク保持部の図示を省略したものである。
【図８】図８は図７のワーク加工装置の背面図（図７のVIII方向より見て示した図）である。
【図９】図９は図７のワーク加工装置の平面図（図７のIX方向より見て示した図）である。
【図１０】図１０はサーボモータを駆動部の平面図（図８のX方向より見て示した図）である。
【図１１】図１１はサーボモータを駆動部の平面図（図９のXI方向より見て示した図）である。
【図１２】図１２は図９のIX−IX線に沿った矢視断面図である。
【図１３】図１３は筒状パネルに穿孔加工を施す場合のツーリングを示す平面図である。
【図１４】図１４は図１３の平面図である。
【図１５】図１５は筒状パネルに端面カットを行う場合のツーリングを示す平面図である。
【図１６】図１６は図１５の平面図である。
【図１７】図１７は第２の実施形態の動作を説明するクランク角度線図である。
【符号の説明】
【００４６】
１００…工具
１０２…ダイ
１０３…クランク機構
１０４…クランク軸
１０６…偏心リング
１０８…コネクティングロッド
１１６…工具スライダ
１２０…サーボモータ
１２１…ダイ移動機構
１２２…ダイ往復駆動軸
１２４…偏心輪
１２６…リンク
１３０…ダイスライダ
１３４…エアロータリアクチュエータ
１３６…ストッパアーム
１３８…ストッパ
１４０…ワーク位置制御装置
１４２…チャック
１４４…ワーク回転移動モータ
１４６…支持台
１４８…ボールねじ
１５４…ワーク上下方向移動モータ
１５６…制御回路
【図１】
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【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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