(57)【要約】本発明は、工作物を加工するための切断ユニット（１０）と、加速ユニット（３０）と、切断ユニット（１０）に向かって加速可能な衝撃要素（２１）と、を含む衝撃切断装置（１）に関する。本発明によると、衝撃要素（２１）と加速ユニット（３０）とは結合解除可能に相互に結合され、衝撃要素（２１）が加速ユニット（３０）によって加速されてから、衝撃要素（２１）が切断ユニット（１０）を打撃するまでの間に、衝撃要素（２１）を加速ユニットから結合解除することができる。さらに、この衝撃切断装置用の制振要素を有する切断ユニット（１０）が提案される。
2006513875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物（２）を加工するための切断ユニット（１０，６１）と、加速ユニット（３０，６６）と、切断ユニット（３０，６６）に向けて加速可能な衝撃要素（２１；６９，７０）とを含む衝撃切断装置において、
前記衝撃要素（２１；６９，７０）と前記加速ユニット（３３，６６）とが結合解除可能に結合され、前記衝撃要素が前記加速ユニットによって加速されてから、前記衝撃要素が切断ユニット（１０，６１）を打撃する前に、前記衝撃要素を前記加速ユニットから結合解除できることを特徴とする衝撃切断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記加速ユニット（３０，６６）の加速が調整可能であることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の装置において、少なくとも加速距離にわたって、前記加速ユニット（３０，６６）が前記衝撃要素（２１；６９，７０）を前記加速ユニット（３０，６６）に結合するキャリア（３６）を含むことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、少なくとも加速距離にわたって、前記キャリア（３６）が前記衝撃要素（２１；６９，７０）の凹部（２８）に係合することを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の装置において、前記キャリア（３６）の案内部（３２）が前記衝撃要素（２１；６９，７０）の軌道と少なくとも加速距離にわたって並走し、前記キャリアを前記衝撃要素から結合解除するため前記キャリアの前記案内部（３２）が前記衝撃要素の前記軌道からそれることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項３、請求項４、または請求項５に記載の装置において、前記キャリア（３６）が帯状または紐状要素の上に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、前記帯状要素がベルトまたはチェーンであることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の装置において、前記切断ユニット（１０，６１）の区域において、前記加速ユニット（３０，６６）が少なくとも１つの、前記帯状または紐状要素（３２）をそらすそらせ要素（３４）を含むことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項６、請求項７、または請求項８に記載の装置において、前記帯状要素（３２）がエンドレスであり、少なくとも２つのそらせ要素（３３，３４）上を案内され、前記そらせ要素（３３）の少なくとも１つが駆動されることを特徴とする装置。
【請求項１０】
先行請求項のいずれか１項に記載の装置において、前記加速ユニット（３０，６６）が電動機、特にサーボ電動機、によって駆動されることを特徴とする装置。
【請求項１１】
先行請求項のいずれか１項に記載の装置において、前記衝撃要素（２１；６９，７０）が結合解除／結合ユニットを介して前記加速ユニット（３０，６６）に連結されることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項３〜１１のいずれか１項に記載の装置において、前記キャリアの後退時に前記キャリアを凹部（２８）に案内するためのランプ要素（２９）が、前記キャリア（３６）を収容するための凹部（２８）に隣接して形成されていることを特徴とする装置。
【請求項１３】
先行請求項のいずれか１項に記載の装置において、前記衝撃要素（２１；６９，７０）と前記加速ユニット（３０，６６）との間の結合が、前記衝撃要素の加速方向において前記衝撃要素に対称的に作用する複数の結合位置を含むことを特徴とする装置。
【請求項１４】
先行請求項のいずれか１項に記載の装置において、前記衝撃要素（２１；６９，７０）が案内装置（２２）に支持されることを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の装置において、前記衝撃要素（２１；６９，７０）が少なくとも１つの摺動要素（２６）を介して前記案内装置（２２）に連結されることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の装置において、前記少なくとも１つの摺動要素（２６）が前記衝撃要素（２１；６９，７０）上の凹部（２５）に移動可能に支持され、前記摺動要素と前記凹部との間に制振要素（２７）が配置されることを特徴とする装置。
【請求項１７】
先行請求項のいずれか１項に記載の装置において、前記少なくとも１つの切断ユニット（１０，６１）が鉱物鋳造の支持構造（３１）上に支持されることを特徴とする装置。
【請求項１８】
先行請求項のいずれか１項に記載の装置において、前記切断ユニット（６１）に向けて前記衝撃要素（６９）とは逆方向に加速しうる逆衝撃要素（７０）を特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の装置において、前記逆衝撃要素（７０）がさらに別の加速ユニット（６７）によって加速されることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１８または請求項１９に記載の装置において、前記逆衝撃要素（７０）と前記さらに別の加速ユニット（６７）とが結合解除可能に結合され、前記逆衝撃要素が前記さらに別の加速ユニットによって加速されてから、前記逆衝撃要素が前記切断ユニット（６１）に衝突するまでの間に、前記逆衝撃要素が前記加速ユニットから結合解除されることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１８、請求項１９、または請求項２０に記載の装置において、前記加速ユニット（６８）と前記さらに別の加速ユニット（６７）とが同期されることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１８〜２１のいずれか１項に記載の装置において、前記加速ユニット（６８）と前記さらに別の加速ユニット（６７）とが共通の駆動装置を含むことを特徴とする装置。
【請求項２３】
先行請求項のいずれか１項に記載の装置において、前記衝撃要素（２１；６９，７０）が前記衝撃面に向かって先細りになった形状を含むことを特徴とする装置。
【請求項２４】
先行請求項のいずれか１項に記載の装置において、請求項２５〜３１のいずれか１項による切断ユニット（１０，６１）を含むことを特徴とする装置。
【請求項２５】
被加工工作物（２）を把持するための２つのマトリックス要素（１２，１３；６２，６３）を有し、前記マトリックス要素の少なくとも１つが他方のマトリックス要素に対して移動可能に支持される衝撃切断装置（１，６０）のための切断ユニットにおいて、支持部（１０；６２，６３）と前記少なくとも１つの可動マトリックス要素（１３；６２，６３）との間の、前記可動マトリックス要素の衝突側の反対側に制振ユニット（１９；６４，６５）が配置されることを特徴とする切断ユニット。
【請求項２６】
請求項２５に記載の切断ユニットにおいて、前記制振ユニット（１９；６４，６５）が少なくとも１つの環状スプリング（５１，５２）を含むことを特徴とする切断ユニット。
【請求項２７】
請求項２５または請求項２６に記載の切断ユニットにおいて、前記制振ユニットがエアギャップ（１８）を含むことを特徴とする切断ユニット。
【請求項２８】
請求項２７に記載の切断ユニットにおいて、所定の圧力および／または流量を有する圧縮空気が前記エアギャップ（１８）に供給されることを特徴とする切断ユニット。
【請求項２９】
請求項２８に記載の切断ユニットにおいて、前記エアギャップ（１８）から空気を放出するための換気ユニット（５７）を有し、前記エアギャップが事前に決められた高さになると、前記換気ユニットが前記エアギャップから空気を放出することを特徴とする切断ユニット。
【請求項３０】
請求項２５〜２９のいずれか１項に記載の切断ユニットにおいて、前記少なくとも１つの可動マトリックス要素（１３；６２，６３）が凹部（１０）に支持され、少なくとも前記可動マトリックス要素の側壁と前記凹部の対向する側壁との間に空気摺動支持部が設けられることを特徴とする切断ユニット。
【請求項３１】
請求項２５〜２９のいずれか１項に記載の切断ユニットにおいて、少なくとも前記１つの可動マトリックス要素（１３；６２，６３）の前記工作物を支持するための前記開口部の幅が入側または出側に向かって、衝撃方向に、さらに／または衝撃方向とは反対の方向に拡大することを特徴とする切断ユニット。
【請求項３２】
工作物を加工するための切断ユニットに向けて衝撃要素を加速する方法であって、前記衝撃要素の加速フェーズの後、前記衝撃要素が切断ユニットに衝突するまでの間に、加速力から解放された、または加速力からほぼ解放された移動フェーズが存在する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作物の断熱分離用の衝撃切断装置、衝撃切断装置用の切断ユニット、および衝撃切断装置における衝撃要素の加速方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速衝撃切断においては、高力積が可動マトリックスに与えられ、この力積によって可動マトリックスは静止マトリックスの側面に沿って移動する。工作物は、マトリックス間を貫通する通路内にマトリックス間に固定され、両マトリックスの断面は分離される工作物の断面に対応する。観察結果によると、切断される工作物は、極めて短いが強い相互作用を起こさせる力積によってほぼ塑性変形なく分離される。移動可能マトリックスの移動距離は、静止マトリックスに対してわずか数十ミリメートルである。ここで、問題となるのは、一面では、正確な動力の再現可能な力積を可動マトリックスに伝達することであり、もう一面においては、衝撃切断装置の永続使用が可能なように、分離エネルギーに変換されなかった力積エネルギーを減衰することである。
【０００３】
特許文献１に記載されている衝撃機においては、工作物は、静止マトリックスと可動マトリックスとの間に固定される。静止マトリックス上に衝撃ボルトが載置され、液圧で動くピストンによって衝撃力積がこの衝撃ボルトに伝達される。ここにおいて目的とするところは、できるだけ高速な切断速度の実現によって、たとえば、一定長の丸釘の切断速度の高速化の実現である。液圧で作動するピストンによって切断速度の高速化を実現するため、特定のピストン／シリンダ構成が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、圧縮または切断される工作物に高力積を伝達するための油空圧アクチュエータが示唆されている。ピストンの高加速用のシリンダ構成のほかに、ピストンの減速用の構成も提案されている。
【特許文献１】独国特許第６９５１９２３８−Ｔ２号（欧州特許第０８３３７１４Ｂ１号に該当）
【特許文献２】米国特許第４，８４０，２３６号
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の１つの目的は、衝撃切断装置と、本衝撃切断装置の衝撃要素の加速を正確に設定し、加速装置に対する衝撃力積の影響を最小化するための方法の提供である。
【０００６】
この目的は、請求項１、請求項２５、および請求項３２に記載の特徴によって達成される。これらの従属請求項の内容は、好都合な実施態様である。
【０００７】
従来の衝撃切断機は、超高速の衝撃によって工作物（大半は線状であり、決まった厚さを有する特定の素材でできている）を分離し、後加工が可能な多数の丸釘を製造できるように最適化されている。材料がきれいに分離されると同時に、装置内で衝撃力積が好適に低い変化で衝撃波に変換されるように、機械の装備時に複数のテストによってシステムを最適化する。この最適化時間は、最適化されたパラメータによって機械がその後長期使用されれば見合う。ただし、工作物の種類（材料の形態、材料の厚さ、使用する材料など）を頻繁に変更する場合は、このような最適化フェーズは割りに合わない。したがって、衝撃要素の力積の変更および衝撃エネルギーの最適化をできる限り簡単かつ再現可能な方法で実現できることが求められる。これは、空圧または液圧方式の動的プロセスにより、極めて広範囲にわたり、油温、油の種類、その汚染、封止要素の磨耗などに依存する。さらに、従来の衝撃切断機においては、衝撃フェーズ中にも移動衝撃要素と加速要素とが相互に連結されているので、加速装置は相応な機械的安定を求められる一方で、強い機械的応力を受けるので短期間で磨耗しうる。
【０００８】
請求項１による衝撃切断装置においては、力積を衝撃ユニットに伝える衝撃要素を加速ユニットに結合解除可能に結合することが提案されている。衝撃要素が切断ユニットに衝突する前に、加速ユニットと衝撃要素との間の結合解除が結合装置によって行われる。「衝撃」動作と「加速」動作との結合を解除することによって、衝撃プロセスと加速プロセスとをそれぞれ別個に最適化できるようになり、特に加速ユニットを衝撃動作から結合解除することによって、加速ユニットが受ける機械的応力が大幅に減る。さらに、その直後に加速が中断され、衝撃要素は工作物の加工に必要な力積を有しているから、たとえば加速ユニットを減速しても衝撃要素とその力積とには影響しない。衝撃要素は加速力のない「飛行経路」によって切断ユニットに接近するので、加速ユニットと切断ユニットとの間の精密な調整は所定の衝撃力積を再現する上で必要ではない。
【０００９】
加速ユニットのキャリアは、少なくとも加速フェーズ中は加速距離全体にわたって衝撃要素を把持して衝撃要素を担送する。キャリアは加速力を衝撃要素に伝達する一方で、衝撃要素を確実に案内する。ここにおいて「少なくとも」加速距離にわたる結合とは、加速フェーズ中にのみキャリアが加速距離にわたって衝撃要素に結合され、加速直後に結合解除が行われることを意味する。あるいは、加速後も結合がそれぞれ所定の時間および所定の距離にわたって維持され、キャリアは加速力から解放された衝撃要素に結合されている。このフェーズにおいては、一方では衝撃要素／加速ユニットのシステムは加速力から解放されて弛緩してもよく、他方では摩擦力などを最小化することによってキャリアを衝撃要素から結合解除してもよい。
【００１０】
キャリアの案内部は少なくとも加速距離にわたって衝撃要素の軌道に並走するので、加速距離および加速フェーズのそれぞれにわたってキャリアと衝撃要素との間にオフセットが不要であることが好都合である。特に好都合な実施形態においては、加速距離の後に、場合によっては弛緩距離の後に、キャリアの軌道が衝撃要素の軌道からそれることによって、キャリアが衝撃要素から結合解除される。このようにキャリアと衝撃要素とが空間的に相互に分離されるので、衝撃要素が切断ユニットから空間的に分離され、衝撃フェーズではこれら両者間の相互作用がなくなる。
【００１１】
キャリアが帯状または紐状要素上に配置されている場合は、この帯状または紐状要素を引っ張ることによって、場合によっては押すことによってキャリアを加速しうる。さらに、帯状または紐状要素をそらすことによって、キャリアの軌道を容易に変更しうる。帯状要素は、それぞれ高加速力および高牽引力をキャリアに伝達しうる、たとえば歯形ベルトやチェーンなどのベルトであると好都合である。
【００１２】
帯状要素がエンドレスであり、少なくとも２つのそらせ要素上を案内される場合は、キャリアの位置とはほぼ無関係に、帯状要素を一様に駆動することによって、帯状要素によってほぼ一定の応力が可能になる。帯状要素がそらせ要素の少なくとも１つによって駆動されると、加速装置の構成が簡略化されるので特に好都合である。
【００１３】
衝撃要素がキャリアを支持するための凹部を含み、この凹部にランプ要素が隣接していると、キャリアの後退時にキャリアの側方偏向によってキャリアをランプ経由で凹部に戻しうる。結合の解除および切断装置への衝撃印加後にキャリアを凹部に容易に送り込めるので、キャリアを衝撃要素に再結合し、次に衝撃要素を加速方向とは逆の方向に後退させて元の位置または新しい位置に後退させうる。たとえば、キャリアを帯状要素上に配置し、キャリアを加速方向に対して垂直に後退させると、キャリアはランプ上を移動しながら衝撃要素に向かって側方にずれて、凹部に再係合する。キャリアが凹部を含み、衝撃要素の突出要素がキャリアの凹部に係合するという逆の実施態様を提供しうることは言うまでもない。
【００１４】
衝撃要素と加速ユニットとの結合がいくつかの結合位置を含み、これらの位置が加速方向に対して対称的に配置されている場合は、衝撃要素に対する加速力による傾斜モーメントが加速中に防止される。
【００１５】
衝撃要素が案内装置内を案内されながら切断ユニットに向かって移動する場合は、案内装置に沿って案内されるときの摩擦が摺動要素によって減少する。摺動要素が衝撃要素上の凹部内に移動可能に支持される場合は、衝撃要素が切断装置に衝突したときの衝撃振動から結合解除が行われる。さらに、可動摺動要素と衝撃要素との間に制振要素を配置すると、衝撃要素からの振動運動が衝撃要素の案内装置に直接伝わらないので好都合である。あるいは／さらに切断ユニットは振動を減衰するための鉱物鋳造の支持構造上に支持される。鉱物鋳造は制振に優れた特徴を呈し、ワークホール床または加速ユニットへの衝撃の伝播を減少させる。
【００１６】
２つの衝撃要素を相対する方向から切断ユニットに向かって加速し、切断ユニットに衝突させると特に都合がよい。切断ユニットがたとえば２つの可動マトリックス要素を含み、これらの要素が振動するように支持されている場合は、２つの力積が対称的に衝突する打撃強度で相互に打ち消され、完全に熱および分離エネルギーに変換されるので理想的である。これによって、衝撃切断による衝撃波も減る。
【００１７】
衝撃および逆衝撃要素の加速を同期する衝撃・逆衝撃構成で加速ユニットを使用すると都合がよい。または、２つの加速ユニットを相互結合によって相互に同期する。
【００１８】
衝撃要素が衝撃要素の衝撃面に向かって先細りになった形状を含む場合は、衝撃要素の衝撃面に向かう減速力積が集中化されて増幅される。
【００１９】
請求項２５による切断ユニットにおいては、切断ユニットの支持構造と可動マトリックス要素との間に制振素子があり、この制振素子は可動マトリックスの衝撃側の反対側と支持構造との間に配置されている。衝撃エネルギーを完全に分離エネルギーおよび熱エネルギーに変換できなかったとしても、この制振要素によって衝撃からの過剰なエネルギーが減衰される。環状スプリングを制振素子として使用すると、過剰エネルギーの熱エネルギーへの変換を極めて短距離で行えるので都合がよい。さらに／またはエアギャップを制振素子として設け、圧縮空気をエアギャップに送り込むと、汚染物質がエアギャップから排出される一方で、連続的な空気流によって切断ユニットの冷却を行える。
【００２０】
可動マトリックスが側方案内を有する凹部に支持される場合は、エアギャップに送り込まれる空気によって可動マトリックス要素のリセットも行われる。これは、移動マトリックス要素の場合、空気がエアギャップからほとんど放出されないので、空気圧が増加し、増大した力によってマトリックスをリセットすることによる。
【００２１】
少なくとも１つの可動マトリックス要素を側部境界壁を有する凹部に支持し、加圧空気を側部境界壁に供給すると、汚染物質が排出される一方で、空気クッションが凹部内の可動マトリックス要素を案内するための空気伝導ベアリングとして機能する。
【００２２】
可動マトリックス要素の開口部の断面を分離縁から工作物の送り側または除去側に向かって拡大させると、衝撃動作中に側方加速を受ける部分がマトリックスに保持されている工作物全体ではなくなる。したがって、切断位置に働く力積エネルギーが増大する。
【００２３】
本発明の複数の実施形態を図面によって説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１Ａは、衝撃切断機１の構成の正面図を概略的に示す。切断される工作物２（図１Ｃ）は、マトリックスブロック１０に固定されており、そこでハンマーユニット２０による衝撃によって切断される。ハンマーユニット２０の打撃ハンマー２１は、加速ユニット３０によって加速される。マトリックスブロック１０は支持構造３１上に載置され、ハンマーユニット２０と加速ユニット３０の案内部２２も連結される。支持構造３１の複数の部品は、支持性に優れた特徴を有するばかりでなく、振動および衝撃波の伝播に対して特に良好な減衰機能を有する鉱物鋳造によって形成されている。したがって、マトリックスブロックからワークホール床への振動または衝撃波の伝播、および加速ユニット３０とハンマーユニット２０のそれぞれへの振動または衝撃波の伝播が防止される。逆に、ハンマーユニット２０からの振動の伝播も大幅に減衰される。
【００２５】
加速ユニット３０では、チェーン３２が上部駆動輪３３と下部そらせ輪３４とに掛け渡されている。上部駆動輪３３は数値制御のサーボドライブ８２（図１Ｄ）によって駆動されるので、極めて高速な瞬間的加速が可能である。チェーン３２はスライド３６ａを担持し、スライド３６ａからキャリア３６が突出し、キャリア３６がハンマー２１の凹部２８に嵌まる。チェーン３２に隣接してチェーン案内部３５が加速距離の少なくとも一部にわたって走行する。チェーン案内部はアクチュエータ、ここでは空気アクチュエータ、を含み、このアクチュエータは、チェーンに隣接して走行するチェーン案内レールをチェーンに対して垂直に位置付ける。加速フェーズでは、チェーン案内レールはチェーンに隣接して位置付けられ（図１Ａに図示）、加速動作およびその後の減速動作によって牽引方向に対して直角に発生しうるチェーンの側方への偏向をそれぞれ制限または鈍らせる。チェーン案内レールがチェーンに接触する面には、摺動材が設けられている。
【００２６】
ハンマー２１の結合時にキャリア３６を凹部２８に挿入するため、チェーンが側方にそれるように、チェーン案内部が引き戻される。図１Ｂは、キャリア３６がハンマーの凹部２８に結合される直前の衝撃切断機の部分図を示す。衝撃印加後、ハンマー２１は揚上ユニット３７によって図１Ｂに示す位置に揚上され、スライド３６ａはチェーン３３によって上方に駆動される。図１Ｃは、キャリア３６がハンマー２１の凹部２８に完全に嵌まっている加速中のフェーズを示す。
【００２７】
ここに図示されていない一実施形態においては、チェーン３２は代わりに、またはさらに、下部輪３４によって駆動されるので、下部および上部輪３３，３４間のチェーンは加速距離にわたって張力が加わり緊張する。
【００２８】
図２は、ハンマーユニット２０の概略断面上面図を示す。ハンマー２１は、案内部２２の第１および第２の案内レール２３，２４内を導かれる。ハンマー２１は、案内レール２３，２４には直接接触せず、凹部２５に収まった摺動ブロック２６を介してレール２２，２３上を摺動案内される。摺動ブロック２６は、たとえば、潤滑材として硫化モリブデン（ＭｏＳ）を組み込んだ金属マトリックスである。摺動ブロック２６の背部と凹部２５の底部との間には複数の制振要素２７が配置され、これらの制振要素２７によってハンマー２１の力積が熱に変換されることによって、ハンマー２１からレール２３，２４に伝わる振動または衝撃波が減衰される。ここに図示されていないさらに別の実施形態においては、摺動ブロック２６と凹部２５との間の側壁の全体または一部のどちらかに制振要素を結合してもよい。加速ユニット３０のキャリア３６は複数の側面突起を含み、これらの側面突起は連結要素を介してスライド３６ａに連結される。キャリア３６の２つの側面突起は、ハンマー２１の２つの側面凹部２８に嵌まる。ランプ２９は凹部２８の側壁に隣接し、ハンマー２１が低位置（マトリックスブロック１０の位置）から戻るときにキャリア３６の突起がランプ２９上を摺動する。このため、チェーン３２とスライド３６ａとが偏り（図１Ｂ）、キャリア３６の突起が凹部２８への到達後に凹部２８に嵌まるので、ハンマー２１は加速ユニット３０によって引き上げられ、その始点位置に戻る。
【００２９】
図３Ａは、マトリックスブロック１０のツールホルダー１１の断面図である。ツールホルダー１１の上から下に延びる凹部には、静止マトリックス１２と可動マトリックス１３とが交換可能に挿入される。マトリックス対１２，１３は第１および第２の通路１４，１５を有し、これらの通路の断面は加工する工作物に合わせられる。性質（工作物の断面、材料、工作物の形態など）の異なる工作物を切断するため、マトリックス対１２，１３はツールホルダー１１内で相応に交換される。図示されていない取付要素によって、静止マトリックス１２はツールホルダー１１内に固定的に保持され、一方、可動マトリックス１３の下には凹部１８が配置され、この凹部１８によって衝撃時にマトリックス１３が多少下方に移動できるようになっている。ハンマー２１および／またはマトリックス１２，１３は特に衝撃に強い鋼材、たとえばＳＴＭシュタール（ＳＴＭ−Ｓｔａｈｌ）社の製品識別番号１．２３７９（特殊鋼）で形成される。矢印１６および１７は、ツールホルダー１１における工作物１の入口側および出口側を示すが、工作物の導入方向および取出方向を逆にすることも勿論可能である。湾曲した矢印は、可動マトリックス１３に対する衝撃の挙動を表す。
【００３０】
可動マトリックス１３の第２の通路１５は、交点から入口および出口側１７に向かってそれぞれ開いている。したがって、工作物は切刃の領域で隙間なく保持される一方で、長い工作物の場合でも衝撃切断時に工作物の端がマトリックス１３の外側にずれないようになっている。したがって、衝撃時に加速される質量が減るので、分離する工作物が長い場合でも、必要な力積エネルギーは工作物の長さには大幅に無関係である。
【００３１】
凹部１８には、衝撃時に分離および変形エネルギーに変換されなかった衝撃力積全体または衝撃力積の一部を吸収して熱に変換する制振要素１９が配置される。制振要素１９は、可動マトリックス１３のずれを極めて高いパワーで相殺するので、過度のエネルギーがあっても極めて短い変位距離で減速される。図４Ａおよび図４Ｂは、制振要素１９の２つの実施形態を示す。第１のばね輪５１は、相互に食い込んだ５つの環状輪要素で形成される。このように形成された摩擦スプリングは、輪の位置ずれを摩擦によって熱エネルギーに変換し、可動マトリックス１３を効果的に制振する。参照符号５２で示されている第２のばね輪構成では、輪が相互に上または下の輪に部分的に重なるように配置されているので、凹部１８の底面積がさらに利用される。
【００３２】
可動マトリックス要素１３への衝撃の印加後、マトリックス１３の復帰は制振要素１９によって行われる。あるいは、またはさらに、移動したマトリックス要素１３の下に、図３Ａに示すように空気クッションを生成することによってマトリックス要素１３を復帰させてもよい。矢印５５で示すように、圧縮空気を凹部１８に導入し、マトリックス要素１３が持ち上げられると、この圧縮空気は排気口５７から放出される。マトリックス要素１３が下がっているときは、排気口５７が完全に、または部分的に、閉じているので、下部の空気流路５５から凹部１８に導入された圧縮空気によって圧力が生成され、マトリックス１３がその始点位置に再度持ち上げられる。空気流路５５から凹部１８を通る圧縮空気の流れによって、凹部１８への汚染物質の侵入が防止され、制振要素１９およびマトリックスの下部側がそれぞれ冷却される。別の実施形態においては、ツールホルダー１１と可動マトリックス１３との間の少なくとも１つの側壁にエアギャップが形成され、そこに側方の空気通路５６経由で空気が流れ込む。可動マトリックスとツールホルダー１１との間の圧縮空気は、可動マトリックス１３の位置調整を行うほか、衝撃印加時の側方摺動とその後の可動マトリックス１３の始点位置への復帰とを可能にする。
【００３３】
また、ツールホルダー１１にはセンサー５８が付けられており、ツールホルダー１１の振動を検出し、および／または凹部１８内の空気圧を測定する。したがって、衝撃の印加時に、振動の存在およびレベルを測定することができる。振動のレベルは、工作物の分離のために変換されなかった過剰な衝撃エネルギーの測定値である。過剰なエネルギーを好適に回避する必要があるので、センサー５８の信号は、衝撃切断機のパラメータの最適化と衝撃切断の機能の制御とに用いられる。図３Ａに示すように、凹部１８に付けて圧力センサーを使用すると、圧縮空気を凹部１８に導入しながら、可動マトリックス１３が正しく復帰したことをさらに確認できるが、これはマトリックス１３が始点位置まで復帰すると、凹部１８内の圧力が所定値に下がることによる。
【００３４】
図３Ｂは、空気流路５５および／または５６の一実施形態を示すが、これらの穴のいくつかはツールホルダー１１の表面積全体にわたって分散しているので、一定の空気クッションが形成される。使用する穴の直径が数マイクロメートル（１０〜２００μｍ）であると、ギャップ内または凹部１８内の空気が圧縮されている間は、圧縮空気が穴５５，５６を通って十分な速度で放出されないので、変位中は高い空気圧がギャップおよび／または凹部１８に形成される。
【００３５】
図５は、二重衝撃切断機６０の構成を概略的に示す。この構成において、切断ユニット６１は、ここに図示されていないツールホルダーに、衝撃方向の両方の方向に浮動状態でまたは少なくとも変位可能に、支持される。第１および第２のマトリックス６２，６３は、相互に移動可能であるばかりでなく、ツールホルダーに対しても移動可能である。図５に示すように、工作物は上から導入され、切断された部品は下方向に取り出される。この図における配置方向は単なる例示にすぎない。マトリックス６２，６３は、第１および第２の制振要素６４，６５を介して、相互に支え合っている。第１および第２のハンマー６９，７０は、共通の重心軸上で相対して加速されることが好ましく、またマトリックス６２，６３の重心軸がハンマー６９，７０の重心軸に一致していると都合がよい。加速ユニット６６は第１および第２のハンマーを第１および第２の加速距離６７，６８にわたって加速する。ハンマー６９，７０の加速は、それぞれの力積が等しくなるように行われる。寸法設計および設定を容易にするには、ハンマー６９，７０の重量が同じであることが好ましい。第１および第２の加速距離６７，６８にわたる加速がベルト７１によって相互に同期されることが象徴的に示されている。したがって、たとえば１つの共通ドライブを使用し、両加速ラインをギア、チェーンなどによって結合しうる。ハンマー６９，７０の結合解除、ハンマーの案内、および／または加速距離６７，６８にわたる加速は、図１の単一加速ラインによる上記の実施形態に従って行われると都合がよい。
【００３６】
図６は、制御装置８０による衝撃切断機１（または６１＋６６）の制御を概略的に示す。マトリックスの種類や被切断材料などの運転パラメータは制御装置に入力されるので、マトリックスおよび被切断材料に応じて標準設定値をそれぞれ含む複数のパラメータからなる所定のパラメータセットにアクセス可能である。たとえば上部駆動輪３３を駆動するため、制御装置８０は電力制御装置８１を起動し、モーター８２を駆動するための電力を供給する。こうして、制御装置８０はハンマー２１の加速のための始点位置を設定し、加速レベル（場合によっては、加速距離にわたって時間的に可変）、場合によっては加速の終点（結合解除の前に、ハンマー２１とキャリア３６との間に弛緩を生じさせるため）、およびハンマー２１を次の衝撃のための始点位置に戻すためのキャリアの復帰を制御する。さらに、移送ユニット８３が制御装置８０によって起動され、被切断素材がツールホルダー１１に供給される。衝撃プロセスを最適化するため、センサー５８のセンサー信号が制御装置８０に供給されるので、制御装置は過剰エネルギーレベルに応じて（上記参照）過剰エネルギーが最小になるまで加速パラメータを設定することによってプロセスを最適化することができる。
【００３７】
ハンマー２１の加速（ハンマー６９，７０についても同じ）は、ハンマーとキャリア３６とがそれぞれ始点位置にあるときに行われ、加速動作はモーター８２によって開始される。ここで、長い加速距離にわたって低い加速力で加速することができるように、必要な衝撃力積を小さくし（たとえば、薄い工作物の場合）、最も後退した位置から開始することも可能である。ただし、衝撃頻度を上げるには、必要な衝撃力積に応じて、できるだけ短い加速距離を選択する（ハンマー２１の始点位置を低くする）と、加速および後退動作を短時間で行うことができる。このとき、大きな加速がハンマーに対して働く。
【００３８】
下部そらせ輪のレベルでは、チェーン３２がそれることによってスライド３６ａが引き戻され、キャリア３６が凹部２８から引き出される（たとえば図５）。スライド３６ａがわずかにそれる（そらせ輪３４での小さい枢動角）だけでキャリア３６が凹部２８から引き出されるので、マトリックスブロック１０に向かうハンマー２１の移動は妨げられずに継続する。衝撃の印加後にハンマー２１を始点位置に揚上するには、キャリア３６の後退移動と図１Ａに示す揚上機構３７によるハンマー２１の揚上とを同期することによって、ハンマー２１の揚上とキャリア３６の上昇とによってキャリアを凹部２８に嵌め込むか、あるいは、ハンマー２１を揚上機構によって下部そらせ輪３４の上のレベルに揚上することによってキャリア３６の突起を下部ランプ２９上を摺動させ、チェーン３２を押し離すことによって（図１Ｂのフェーズ）、キャリアの突起をランプの先にある凹部２８に嵌める。上記のように、このフェーズにおいては、チェーン案内部３５のアクチュエータによって、チェーン案内レールがチェーン３２のベースラインから引き戻される。キャリア３６が凹部２８に係合した後は、加速ユニット３０によってハンマー２１を始点位置に戻すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１Ａ】衝撃切断機の概略正面図である。
【図１Ｂ】ハンマーを結合している衝撃切断機の部分図である。
【図１Ｃ】ハンマーを結合解除する寸前の衝撃切断機の部分図である。
【図１Ｄ】衝撃切断機の側面図である。
【図２】ハンマーユニットの概略断面上面図である。
【図３Ａ】マトリックスブロックの一実施形態の断面図である。
【図３Ｂ】マトリックスブロックの一実施形態の断面図である。
【図４Ａ】制振要素の一実施形態である。
【図４Ｂ】制振要素の別の実施形態である。
【図５】二重衝撃切断機の概略側面図である。
【図６】衝撃切断機の制御手段のブロック図である。
【符号の説明】
【００４０】
１  衝撃切断装置
１０  マトリックスブロック
１１  ツールホルダー
１２  静止マトリックス
１３  可動マトリックス
１４  第１の通路
１５  第２の通路
１６  入側
１７  出側
１８  凹部
１９  制振要素
２０  ハンマーユニット
２１  ハンマー
２２  案内部
２３  第１の案内レール
２４  第２の案内レール
２５  凹部
２６  摺動ブロック
２７  制振要素
２８  凹部
２９  ランプ
３０  加速ユニット
３１  支持構造
３２  チェーン
３３  駆動輪
３４  そらせ輪
３５  チェーン案内部
３６ａ  スライド
３６  キャリア
３７  揚上ユニット
５１  第１のばね輪
５２  第２のばね輪
５５  空気流路
５６  空気流路
５７  排気口
５８  センサー
６０  二重衝撃切断機
６１  切断ユニット
６２  第１のマトリックス
６３  第２のマトリックス
６４  第１の制振要素
６５  第２の制振要素
６６  加速ユニット
６７  第１の加速距離
６８  第２の加速距離
６９  第１のハンマー
７０  第２のハンマー
７１  ベルト
８０  制御装置
８１  電力制御装置
８２  モーター
８３  移送ユニット
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【図２】
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2006513875.tif 000008
【図６】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年6月1日(2005.6.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物（２）を加工するための切断ユニット（１０，６１）と、加速ユニット（３０，６６）と、切断ユニット（３０，６６）に向けて加速可能な衝撃要素（２１；６９，７０）とを含む衝撃切断装置において、
前記衝撃要素（２１；６９，７０）と前記加速ユニット（３３，６６）とが結合解除可能な結合によって加速距離にわたって連結され、前記衝撃要素が前記加速ユニットによって加速されてから、前記衝撃要素が切断ユニット（１０，６１）を打撃する前に、前記衝撃要素を前記加速ユニットから結合解除できることを特徴とする衝撃切断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、前記加速ユニット（３０，６６）の加速が調整可能であることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の装置において、少なくとも加速距離にわたって、前記加速ユニット（３０，６６）が前記衝撃要素（２１；６９，７０）を前記加速ユニット（３０，６６）に結合するキャリア（３６）を含むことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、少なくとも加速距離にわたって、前記キャリア（３６）が前記衝撃要素（２１；６９，７０）の凹部（２８）に係合することを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の装置において、前記キャリア（３６）の案内部（３２）が前記衝撃要素（２１；６９，７０）の軌道と少なくとも加速距離にわたって並走し、前記キャリアを前記衝撃要素から結合解除するため前記キャリアの前記案内部（３２）が前記衝撃要素の前記軌道からそれることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項３、請求項４、または請求項５に記載の装置において、前記キャリア（３６）が帯状または紐状要素、特にベルトまたはチェーン、の上に配置されていることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、前記切断ユニット（１０，６１）の区域において、前記加速ユニット（３０，６６）が少なくとも１つの、前記帯状または紐状要素（３２）をそらすそらせ要素（３４）を含むことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項６または請求項７に記載の装置において、前記帯状要素（３２）がエンドレスであり、少なくとも２つのそらせ要素（３３，３４）上を案内され、前記そらせ要素（３３）の少なくとも１つが駆動されることを特徴とする装置。
【請求項９】
先行請求項のいずれか１項に記載の装置において、前記衝撃要素（２１；６９，７０）が結合解除／結合ユニットを介して前記加速ユニット（３０，６６）に連結されることを特徴とする装置。
【請求項１０】
先行請求項のいずれか１項に記載の装置において、前記衝撃要素（２１；６９，７０）が案内装置（２２）に支持されることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置において、前記衝撃要素（２１；６９，７０）が少なくとも１つの摺動要素（２６）を介して前記案内装置（２２）に連結されることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置において、前記少なくとも１つの摺動要素（２６）が前記衝撃要素（２１；６９，７０）上の凹部（２５）に移動可能に支持され、前記摺動要素と前記凹部との間に制振要素（２７）が配置されることを特徴とする装置。
【請求項１３】
先行請求項のいずれか１項に記載の装置において、前記少なくとも１つの切断ユニット（１０，６１）が鉱物鋳造の支持構造（３１）上に支持されることを特徴とする装置。
【請求項１４】
先行請求項のいずれか１項に記載の装置において、前記切断ユニット（６１）に向けて前記衝撃要素（６９）とは逆方向に加速可能な逆衝撃要素（７０）を特徴とする装置。
【請求項１５】
先行請求項のいずれか１項に記載の装置において、前記衝撃要素（２１；６９，７０）が前記衝撃面に向かって先細りになった形状を含むことを特徴とする装置。
【請求項１６】
先行請求項のいずれか１項に記載の装置であって、前記切断ユニットが被加工工作物（２）を把持するための２つのマトリックス要素（１２，１３；６２，６３）を含み、前記マトリックス要素の少なくとも１つが他方のマトリックス要素に対して移動可能に支持される装置において、支持部（１０；６２，６３）と前記少なくとも１つの可動マトリックス要素（１３；６２，６３）との間に、前記可動マトリックス要素の衝突側の反対側に制振ユニット（１９；６４，６５）が配置されることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の切断ユニットにおいて、前記制振ユニット（１９；６４，６５）が少なくとも１つの環状スプリング（５１，５２）を含むことを特徴とする切断ユニット。
【請求項１８】
工作物を加工するための切断ユニットに向けて衝撃要素を加速する方法であって、前記衝撃要素の加速フェーズの後、前記衝撃要素が切断ユニットに衝突するまでの間に、加速力から解放された、または加速力からほぼ解放された移動フェーズが存在する方法。
【請求項１９】
被加工工作物（２）を把持するための２つのマトリックス要素（１２，１３；６２，６３）を有し、前記マトリックス要素の少なくとも１つが他方のマトリックス要素に対して移動可能に支持されている衝撃切断装置（１，６０）のための切断ユニットにおいて、支持部（１０；６２，６３）と前記少なくとも１つの可動マトリックス要素（１３；６２，６３）との間に、前記可動マトリックス要素の衝突側の反対側に制振ユニット（１９；６４，６５）が配置されることを特徴とする切断ユニット。
【国際調査報告】
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