(57)【要約】【課題】ワークピース部分を押し出す際のプロセス信頼性を向上させる。【解決手段】ワークピース４を打抜き加工する工作機械１であって、打抜きパンチ９及び打抜きダイ１１を有する打抜き工具と、ワークピースからワークピース部分４ｂを切り離すために打抜きパンチと打抜きダイとを互いに相対的に行程軸線１５に沿って動かす駆動ユニット１３，１４と、行程軸線に沿って可動な、ストリッパ２５を有する押さえ２４であって、ストリッパは、ワークピースの打抜き時にワークピースの上面４ａに当接するようになっている押さえと、を備える工作機械において、付加的に、ストリッパがワークピースの上面に当接している行程軸線に沿った押さえの基準位置ＰＲを検出する検出装置２６と、分離されたワークピース部分を押し出すために、ストリッパを基準位置から所定の間隔ｄ／２を置いて位置決めする制御装置１９と、を備えるようにした。【選択図】図２ｄ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状のワークピース（４）、好ましくは金属薄板を打抜き加工する工作機械（１）であって、
打抜きパンチ（９）及び打抜きダイ（１１）を有する打抜き工具（１２）と、
板状のワークピース（４）からワークピース部分（４ｂ）を切り離すために前記打抜きパンチ（９）と前記打抜きダイ（１１）とを互いに相対的に行程軸線（１５）に沿って動かす駆動ユニット（１３，１４）と、
前記行程軸線（１５）に沿って可動な、ストリッパ（２５）を有する押さえ（２４）であって、該ストリッパ（２５）は、前記打抜きパンチ（９）を用いた前記ワークピース（４）の打抜き時に前記ワークピース（４）の上面（４ａ）に当接するようになっている押さえ（２４）と、
を備える工作機械（１）において、
前記ストリッパ（２５）が前記ワークピース（４）の上面（４ａ）に当接している前記行程軸線（１５）に沿った前記押さえ（２４）の基準位置（ＰＲ）を検出する検出装置（２６）と、
打抜き加工時に分離されたワークピース部分（４ｂ）を押し出すために、前記ストリッパ（２５）を前記基準位置（ＰＲ）から所定の間隔（ｄ／２）を置いて位置決めする制御装置（１９）と、
を備えることを特徴とする、工作機械。
【請求項２】
前記ワークピース（４）の上面（４ａ）から前記ストリッパ（２５）を持ち上げる際、前記押さえ（２４）の運動を前記打抜きパンチ（９）の運動に運動連結する連行装置（２９ａ，２９ｂ，３１ａ，３１ｂ）を備える、請求項１記載の工作機械。
【請求項３】
前記制御装置（１９）は、前記行程軸線（１５）に沿った前記押さえ（２４）の位置（Ｐ）と前記打抜きパンチ（９）の位置（Ｓ）との比較により前記運動連結の開始を検出するように形成されている、請求項２記載の工作機械。
【請求項４】
前記検出装置（２６）は、前記行程軸線（１５）に沿った前記押さえ（２４）の位置（Ｐ）を測定する測定装置（２７，２８）を有する、請求項２又は３記載の工作機械。
【請求項５】
前記押さえ（２４）は、非作動位置で前記打抜きパンチ（９）の下縁（９ｂ）と前記ストリッパ（２５）の下縁（２５ａ）とが互いに面一になるようにするプリロード装置（３２）を介して前記打抜きパンチ（９）に結合されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の工作機械。
【請求項６】
前記検出装置（２６）は、前記打抜きパンチ（９）を前記ワークピース（４）の上面（４ａ）に載置したときに前記打抜きパンチ（９）により駆動ユニット（１３，１３ａ）に及ぼされる力の作用により、前記押さえ（２４）の基準位置（ＰＲ）を検出するように形成されている、請求項５記載の工作機械。
【請求項７】
前記制御装置（１９）は、加工されるワークピース（４）の厚さ（ｄ）に基づいて前記間隔（ｄ／２）を規定するように形成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の工作機械。
【請求項８】
切り離された前記ワークピース部分（４ｂ）を前記ワークピース（４）とともに台平面（５）に沿って動かすことにより、ワークピース部分（４ｂ）を押し出す押出し装置（６，７）を備える、請求項１から７までのいずれか１項記載の工作機械。
【請求項９】
前記検出装置（２６）は、前記基準位置（ＰＲ）を検出するために、前記ストリッパ（２５）に取り付けられたセンサを有する、請求項１から８までのいずれか１項記載の工作機械。
【請求項１０】
板状のワークピース（４）、特に金属薄板を打抜き加工する工作機械（１）においてワークピース部分（４ｂ）を押し出す方法において、
前記ワークピース（４）から前記ワークピース部分（４ｂ）を切り離すために行程軸線（１５）に沿って打抜きパンチ（９）と打抜きダイ（１１）とを互いに相対的に動かし、該打抜きパンチ（９）を用いた前記ワークピース（４）の打抜き中、押さえ（２４）に取り付けられたストリッパ（２５）を前記ワークピース（４）の上面（４ａ）に当接させ、
前記ストリッパ（２５）が前記ワークピース（４）の上面（４ａ）に当接している行程軸線（１５）に沿った前記押さえ（２４）の基準位置（ＰＲ）を検出し、
前記基準位置（ＰＲ）から所定の間隔（ｄ／２）を置いて前記ストリッパ（２５）を位置決めし、
切り離されたワークピース部分（４）を押し出す、
ことを特徴とする、ワークピース部分を押し出す方法。
【請求項１１】
前記間隔を前記ワークピース（４）の厚さ（ｄ）に基づいて規定する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記間隔は、前記ワークピース（４）の厚さ（ｄ）の少なくとも半分（ｄ／２）に相当する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
前記押さえ（２４）と前記打抜きパンチ（９）とを、前記ワークピース（４）の上面からの前記ストリッパ（２５）の持ち上げ時に運動連結する、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記運動連結の開始を、前記行程軸線（１５）に沿った前記押さえ（２４）の位置（Ｐ）と前記打抜きパンチ（９）の位置（Ｓ）との比較により検出する、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記押さえ（２４）は、非作動位置で前記打抜きパンチ（９）の下縁（９ｂ）と前記ストリッパ（２５）の下縁（２５ａ）とが互いに面一になるようにするプリロード装置（３２）を介して前記打抜きパンチ（９）に結合されており、前記打抜きパンチ（９）を前記ワークピース（４）の上面（４ａ）に載置したときに打抜き工具（１２）の駆動ユニット（１３）に及ぼされる力の作用により、前記押さえ（２４）の基準位置（ＰＲ）を検出する、請求項１０から１２までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状のワークピース、好ましくは金属薄板を打抜き加工する工作機械であって、打抜きパンチ及び打抜きダイを有する打抜き工具と、板状のワークピースからワークピース部分を切り離すために打抜きパンチと打抜きダイとを互いに相対的に行程軸線に沿って動かす駆動ユニットと、行程軸線に沿って可動な、ストリッパを有する押さえであって、ストリッパは、打抜きパンチを用いたワークピースの打抜き時にワークピースの上面に当接するようになっている押さえと、を備える工作機械に関する。
【０００２】
さらに本発明は、板状のワークピース、特に金属薄板を打抜き加工する工作機械においてワークピース部分を押し出す方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ワークピースを打抜き加工して、ワークピース部分をワークピースの残りの部分あるいは格子状の残りの部分（残材）から切り離した後、この切り離したワークピース部分を工作機械の加工領域あるいはワークピース用の台平面から取り除く必要がある。このために、切り離したワークピース部分を、ワークピーステーブル上の台平面に沿って動かして、例えばワークピーステーブルの縁から落下させる。しかし、ワークピース部分は、排出のために、ワークピーステーブルに設けられたパーツフラップ（Ｔｅｉｌｅｋｌａｐｐｅ）上に位置決めされる等してもよい。
【０００４】
打抜き時にワークピースを押さえるために、打抜き機には、しばしば、「押さえ」が設けられている。押さえの、ワークピースに面した端部には、典型的には板状の「ストリッパ（Ａｂｓｔｒｅｉｆｅｒ）」が取り付けられている。ストリッパは、打抜き行程中、より正確に言えば打抜きパンチあるいは打抜き刃がワークピースを打ち抜く間、ワークピースを打抜き時に押さえておくために、ワークピースの上面に当接する。
【０００５】
押さえあるいはストリッパは、ワークピース部分の排出のために使用可能である。この使用は、下記特許文献１に記載されている。この特許文献１には、打抜き機と、打抜き機から金属薄板部分を除去する方法とが記載されている。特許文献１では、「段付けされた押さえ」を有する打抜き工具が使用され、段付けされた押さえは、１つの共通の平面内にない第１の面と第２の面とを有する下面を有している。第１の面により、金属薄板残材から分離される部分がクランプされる一方、金属薄板残材は、第２の面によってはクランプされない。分離された金属薄板部分を打抜き機械から除去するために、クランプされていない金属薄板残材は移動可能である一方、分離されクランプされた金属薄板部分は、確実に保持されるか、又は金属薄板残材とは無関係に動かされる。
【０００６】
択一的に、ワークピース部分は、ワークピース（残材）が台平面に沿って動かされ、切り離されたワークピース部分がワークピース残材に連行され、押し出されることにより、排出されてもよい。プロセス信頼性の高い押出しのために、押さえ、より正確に言えばストリッパが、押動時に、ワークピースの上面にもはや当接していないことが必要である。加えて、押さえの間隔は、ワークピース部分を押す際、押し出したいワークピース部分がワークピース残材上に乗り上がり得ない程度あるいは押し出したいワークピース部分がストリッパとワークピース残材との間に噛んで動かなくならない程度に小さくあることが望ましい。ワークピースからのストリッパの適切な間隔を調節するために、ワークピースの上面に対して所定の間隔を置いてストリッパを位置決めすることが必要である。しかし、ストリッパあるいは押さえの位置は、（例えば打抜きパンチの行程測定によって）間接的にのみ検出可能である。しかし、押さえ及びストリッパの構成部材許容誤差は、典型的には極めて大きいので、ワークピースの上面から所定の間隔を置いたストリッパの位置決めは保証され得ない。
【０００７】
下記特許文献２には、打抜きプレスのためのパンチヘッド構成群が記載されている。この公知のパンチヘッド構成群には、液圧式に運転される、ストリッパプレートを備えるストリッパ装置が、打抜きパンチを引き戻す際にワークピースを押さえるために取り付けられている。打抜きダイの上面へのストリッパプレートの載着は、ストリッパ装置に配設された圧力シリンダ内の急激な圧力上昇によって検出可能である。この圧力シリンダは、パンチヘッド構成群のラムに液圧式に連結されている。このストリッパプレート載着時のラムの位置は、行程測定装置により測定可能である。この位置は、ラムと打抜きダイとの間に装入されたワークピースにストリッパプレートが載着されたときにラムが占める位置と比較され、これによりワークピースの厚さを測定することができる。
【０００８】
下記特許文献３において、工具又はダイを選択的に駆動する少なくとも１つのサーボモータを備える金属薄板加工機械内で、ダイに対抗して仕事を行うために、工具のための基準設定を確定させる方法が公知となっている。この公知の方法では、工具がダイ又はこのダイ上に載置されるワークピースと接触するまで、工具とダイとを互いに接近させ、工具がダイ又はワークピースと接触したときに工具にかかる力を検出し、この検出した力を、工具の運転のための基準設定を規定するために使用する。
【０００９】
下記特許文献４には、ワークピースとストリッパの接触時点を検出し、かつストリッパの位置を測定する装置により提供される位置信号を、ワークピースの壁厚さを測定するために使用する打抜きプレスが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】欧州特許出願公開第２１８４１１８号明細書
【特許文献２】欧州特許第０２４３４０７号明細書
【特許文献３】欧州特許第１２８１４５５号明細書
【特許文献４】特開平１０−２８６６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題は、ワークピース部分を押し出す際のプロセス信頼性が向上するように、冒頭で述べた形態の工作機械及び方法を改良することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係る工作機械では、ストリッパがワークピースの上面に当接している行程軸線に沿った押さえの基準位置を検出する検出装置と、分離加工時に分離されたワークピース部分を押し出すために、行程軸線に沿ってストリッパを基準位置から所定の間隔を置いて位置決めする制御装置と、を付加的に備えるようにした。
【００１３】
ワークピース上に所望の間隔を置いてストリッパを位置決めするために、本発明では、ストリッパがワークピースの上面に当接しているストリッパあるいは押さえの位置を測定し、この位置を出発点として、典型的には板状のワークピースの厚さ以下の所望の間隔を設定することが提案される。その結果、ストリッパは、ガイドとして機能することができると同時に、切り離されたワークピース部分がワークピース残材上に乗り上げ、ストリッパとワークピース残材との間に噛んで動かなくなってしまう事態は回避される。
【００１４】
好ましい態様において、工作機械は、ワークピースの上面からストリッパを持ち上げる際、押さえの運動を打抜きパンチの運動に運動連結する連行装置を備える。この運動連結により、ストリッパの持ち上げ時及び打抜き行程の後続の部分において、打抜きパンチに対する押さえの相対位置は、一定である。それゆえ、この場合、ワークピースから所定の間隔を置いてストリッパを位置決めする制御装置は、打抜きパンチの駆動ユニットを、ワークピースの上面に対して所望の間隔を置いてストリッパを位置決めするために利用可能である。押さえが例えば液圧式の独自の駆動ユニットを有している場合、制御装置がストリッパの位置決めのために押さえの駆動ユニットを制御してもよいことは自明である。
【００１５】
別の態様において、制御装置は、行程軸線に沿った押さえの位置と打抜きパンチの位置との比較により運動連結の開始を検出するように形成されている。この場合、打抜きパンチと押さえの運動連結あるいは同期運動が、典型的には、ワークピースの上面からの押さえの持ち上がり時に初めて発生することが利用される。より正確に言えば、押さえあるいはストリッパの位置が、ワークピースの打抜き中、変化しない一方、行程軸線に沿った打抜きパンチの位置は、ワークピースを打ち抜くために変化する。打抜きパンチあるいは打抜き刃をワークピースから引き戻した後の上昇運動時に初めて、打抜きパンチの運動と押さえの運動とは、同期的に進行する。同時の上昇運動の開始後、打抜きパンチ、ひいては押さえは、ストリッパがワークピースの上面から所望の間隔（すなわち押出し位置）に到達する予め決められた行程距離を経た後に、停止され得る。
【００１６】
一態様において、検出装置は、行程軸線に沿った押さえの位置を測定する測定装置を有する。測定装置は、行程測定装置として形成されていてよく、行程軸線に沿った押さえの位置を検出するために、例えば光学式のセンサを有している。行程測定のために、押さえには、光学式のセンサにより検出可能な等間隔の位置マークを有するスケールが取り付けられていてよい。他の測定原理に基づく（行程）測定装置、例えば磁気ひずみの原理に基づく測定装置も使用可能である。この場合、典型的には、強磁性の材料からなるウェーブガイドが測定要素として使用され、可動の永久磁石がポインタとして使用される。この測定装置の詳細は、例えばｗｗｗ．ｍｔｓｓｅｎｓｏｒｓ．ｄｅにおいて表示可能な「Ｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｋｔｉｏｎ」という表題の記事に記載されている。
【００１７】
この使用のために、必ずしも、工作機械の固定の部分（ハウジング）に対して相対的な押さえの絶対位置を測定する必要はない。むしろ、押さえと、打抜きパンチ、あるいは打抜きパンチに作用するラムの同期運動が行われているか否か、又は押さえと打抜きパンチとが互いに独立的に運動しているか否かが判れば十分である。このことを突き止めるために、典型的には、打抜きパンチに、行程軸線に沿った打抜きパンチの行程あるいは位置を測定する相応の測定装置が配設されている。
【００１８】
別の態様において、押さえは、非作動位置で打抜きパンチの下縁とストリッパの下縁とが互いに面一になるようにするプリロード装置を介して打抜きパンチに結合されている。この場合、押さえは、打抜きパンチに典型的には弾性部材を介して支承されている。このとき、押さえと打抜きパンチとは、プリロード装置、典型的にはばねが、非作動位置から変位しない限り、同期的にかつ運動連結された状態で行程軸線に沿って運動する。その非作動位置からのプリロード装置の運動は、典型的には、ストリッパの下面が打抜き行程時にワークピースの上面に当接すると実施される。それというのも、ワークピースが受けを形成しているからである。その結果、打抜きパンチあるいはプリロード装置に及ぼされる力の作用は増大し、プリロード装置は圧縮される。
【００１９】
一態様において、検出装置は、打抜きパンチをワークピースの上面に載置したときに打抜きパンチにより駆動ユニットに及ぼされる力の作用により、押さえの基準位置を検出するように形成されている。上述したように、打抜き力は、打抜きパンチがワークピースの上面に到達すると直ちに上昇する。このとき駆動ユニット、例えばラムに及ぼされる力の作用の増大は、検出可能である。この検出については、例えば冒頭で引用した特許文献３に記載されており、特許文献３は、この観点に関して引用により本願の内容に含まれるものとする。打抜きパンチの下縁がワークピースの上面に当接する位置は、ストリッパの下縁と打抜きパンチの下縁とが面一に終わっているので、ストリッパの基準位置に相当する。
【００２０】
別の態様において、制御装置は、加工したいワークピースの厚さに基づいてワークピースの上面からのストリッパの間隔を規定するように形成されている。上述したように、プロセス信頼性の高い押出しのために、ワークピースの上面からのストリッパの間隔は、押し出したいワークピース部分がワークピース残材とストリッパとの間に挟まって動かなくなることを回避するために、過度に大きく選択されるべきではない。制御装置は、加工されるワークピースの厚さを記憶装置から取り出すことが可能である。しかし、ワークピースの厚さを打抜き行程の実施中に測定すること、例えば冒頭で引用した特許文献３に記載されるような方法で測定することも可能である。ワークピースの厚さの半分に相当する間隔を置いてストリッパを位置決めすることは、ワークピース部分を押し出すために特に好適であることが判っている。しかし、ストリッパが、別の（一般に厚さに依存した）間隔を置いて位置決めされてもよいことは自明である。この場合、ワークピースの厚さより大きな間隔を置いた位置決めは、一般に回避されることが望ましい（０×ｄ＜間隔＜１．０×ｄが成立することが望ましい。）。場合によっては、この間隔は、ワークピースの厚さによらずに規定されてもよい。このことは、特に、加工したいワークピースの種類にかかわらずワークピースの厚さより小さい間隔（例えば約０．２ｍｍ以下）を予め設定するような場合に該当する。
【００２１】
別の態様において、工作機械は付加的に、切り離されたワークピース部分をワークピースとともに台平面に沿って動かすことにより、ワークピース部分を押し出す押出し装置を備える。押出し装置として、台平面に沿ってワークピースを動かすために機能し、いずれにしても工作機械に設けられている装置が利用可能である。例えば押出し装置は、クランプを介して締め付けられた工具をワークピーステーブルの台平面上で運動あるいは移動させ得る、リニアドライブを備える座標ガイドであってよい。
【００２２】
別の態様において、検出装置は、基準位置を検出するために、ストリッパに取り付けられたセンサを有する。センサは、場合によっては、ストリッパがワークピースに当接しているときはワークピースによって遮蔽されて光線あるいは放射線を検出しない光学式のセンサあるいは光センサであってよい。ストリッパがワークピースに当接するか、あるいはストリッパがワークピースから持ち上げられると、光学式のセンサによって検出される放射束は明らかに変化する。その結果、ストリッパの基準位置は検出可能である。典型的には、ストリッパは、導電性の（金属製の）構成部材であり、ワークピース（典型的には金属薄板）も、導電性に形成されている。それゆえ、基準位置は、ワークピースからのストリッパの持ち上げが両構成部材間の電気的な接触を遮断するので、抵抗測定あるいは電圧測定によっても検出可能である。
【００２３】
本発明は、上述のように形成されていてよい、板状のワークピースを打抜き加工する工作機械において、ワークピース部分を押し出す方法にも関する。上記課題を解決するために、本発明に係る方法では、打抜き加工されるワークピースからワークピース部分を切り離すために行程軸線に沿って打抜きパンチと打抜きダイとを互いに相対的に動かし、打抜きパンチを用いたワークピースの打抜き中、押さえに取り付けられたストリッパをワークピースの上面に当接させ、ストリッパがワークピースの上面に当接している行程軸線に沿った押さえの基準位置を検出し、基準位置から所定の間隔を置いてストリッパを位置決めし、切り離されたワークピース部分を押し出すようにした。
【００２４】
切り離されたワークピース部分は、典型的には台平面に沿ったワークピース（残材）の運動によって押し出される。ワークピース部分は、ワークピース（残材）によって連行される。その際、ワークピース部分は、工作機械の排出位置へと運搬され得る。排出位置は、例えばパーツフラップ、ワークピース台の縁部、場合によってはパーツシュート（Ｔｅｉｌｅｒｕｔｓｃｈｅ）にあってよい。排出位置からワークピース部分は、工作機械から手動で搬出され得るか、又は適当な搬送装置によって搬出され得る。
【００２５】
方法の一態様では、ストリッパとワークピースの上面との間隔をワークピースの厚さに基づいて規定する。上述したように、典型的には、ストリッパの下縁とワークピースの上面との間隔は、ワークピースの厚さより大きくないほうがよい。その結果、間隔は、ワークピースの厚さに基づいて設定されることが望ましく、典型的にはワークピース厚さより小さくあるべきである。
【００２６】
実際の使用においては、特に、１ｍｍより小さな厚さを有する薄肉のワークピースにおいて、ワークピース部分が押出し時にストリッパとダイとの間に噛み込まないことを保証するために、間隔が、ワークピースの厚さの少なくとも半分に相当すると有利であることが判っている。しかし、間隔が場合によってはワークピースの厚さの少なくとも４分の１又は少なくとも３分の１しかなくてもよいことは自明である。いずれにしても、間隔は、噛み込みあるいは引っ掛かりを回避するために、ゼロより大きくあるべきである。
【００２７】
方法の一態様において、押さえと打抜きパンチとを、ワークピースの上面からのストリッパの持ち上げ時に運動連結する。上述のように、ワークピースの打抜き時、打抜きパンチは、行程軸線に沿ってストリッパに対して相対的に動かされる。ストリッパは、ワークピースに当接しており、これにより定置である。ワークピースからストリッパを持ち上げるとき、すなわち打抜きパンチあるいは打抜き刃がワークピースの外に引き戻された後、押さえと打抜きパンチとは、（機械式の）連行装置によって運動連結される。
【００２８】
この態様の変化形において、運動連結の開始を、行程軸線に沿った押さえの位置と打抜きパンチの位置との比較により検出する。連結された運動が始まると直ちに、両位置は同期的に変化する。すなわち、両位置間の間隔は一定となる。このことは、押さえ及び打抜きパンチのための適当な位置測定装置あるいは行程測定装置によって検出可能である。
【００２９】
別の態様において、押さえは、非作動位置で打抜きパンチの下縁とストリッパの下縁とが互いに面一になるようにするプリロード装置を介して打抜きパンチに結合されており、打抜きパンチをワークピースの上面に載置したときに打抜き工具の駆動ユニットに及ぼされる力の作用により、押さえの基準位置を検出する。ワークピースに打抜きパンチあるいはストリッパが載置されると、プリロード装置は変位する。これにより、駆動ユニットあるいはラムに加えられる力は増大するので、ストリッパと打抜きパンチの下縁とがワークピースの上面に当接する位置は検出可能である。所望の間隔は、ワークピースの打抜き後、ワークピース部分を高いプロセス信頼性で押し出すことができるように、打抜きパンチをこの基準位置から適当な値の分だけ、例えば金属薄板の厚さの半分に相当する値の分だけ上方に移動させることによって調節可能である。
【発明の効果】
【００３０】
上述の構成により、ワークピース部分を押し出す際のプロセス信頼性を向上させることができる。
【００３１】
本発明のその他の利点は、明細書及び図面から看取可能である。また、前述した特徴及び後述する特徴は、単独でも、複数の特徴の任意の組み合わせでも、使用可能である。図示して説明する実施の形態は、限定列挙と解されるべきではなく、本発明を説明する例示的な性質を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】打抜き／変形加工機の形態の工作機械の一実施の形態の概略図である。
【図２ａ】ストリッパを有する押さえを利用しつつ打抜きパンチにより実施する打抜き行程の各段階を概略的に示す図である。
【図２ｂ】ストリッパを有する押さえを利用しつつ打抜きパンチにより実施する打抜き行程の各段階を概略的に示す図である。
【図２ｃ】ストリッパを有する押さえを利用しつつ打抜きパンチにより実施する打抜き行程の各段階を概略的に示す図である。
【図２ｄ】ストリッパを有する押さえを利用しつつ打抜きパンチにより実施する打抜き行程の各段階を概略的に示す図である。
【図３】図３ａ乃至図３ｅは、押さえがコイルばねを介して打抜きパンチに結合されている打抜き行程の各段階を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、金属薄板を加工する打抜き／変形加工機として形成された、板状のワークピースの切断及び／又は変形加工を行う工作機械１を示している。打抜き／変形加工機１は、Ｃ字形の機械フレーム２を有している。Ｃ字形の機械フレーム２の開口部には、ワークピーステーブル３として形成されているワークピース台が配置されている。ワークピース台は、金属薄板４の形態の加工したいワークピースを支持するために役立つ。ワークピーステーブル３は、ワークピーステーブル３の上面に、加工したい金属薄板４のための水平の台平面５を形成している。台平面５は、図１に示した座標系のｘ／ｙ平面に対して平行に延在している。座標ガイド６により、クランプ７あるいは爪を介して締め付けられた金属薄板４は、ワークピーステーブル３の台平面５内で移動可能である。
【００３４】
Ｃ字形の機械フレーム２の上辺の前端には、パンチ収容部８が配置されている。パンチ収容部８内には、打抜きパンチ９が支承されている。さらにＣ字形の機械フレーム２の下辺の前端には、ダイ収容部１０が設けられている。ダイ収容部１０内には、打抜きダイ１１が支承されている。打抜きパンチ９と打抜きダイ１１とは、金属薄板４を切断加工する工具１２を形成している。
【００３５】
打抜き／変形加工機１の駆動ユニットは、リニアドライブの形態のパンチ駆動装置１３及びダイ駆動装置１４により形成される。パンチ駆動装置１３によりパンチ収容部８は、パンチ収容部８内に支承あるいは固定される打抜きパンチ９とともに行程軸線１５に沿ってワークピーステーブル３に対して上昇運動可能である。これと対比可能な形式でダイ収容部１０も、ダイ収容部１０内に支承あるいは固定される打抜きダイ１１とともにダイ駆動装置１４により行程軸線１５に沿ってワークピーステーブル３に対して上下運動可能である。さらにパンチ収容部８とダイ収容部１０とは、詳細には示さない回転駆動装置により互いに独立的に、行程軸線１５に一致する工具回転軸線１６周りに回転調節可能である。
【００３６】
座標ガイド６には、その他の工具１２を備えるリニアマガジン１７が設けられている。リニアマガジン１７に存在する工具１２は、それぞれ、工具カセット１８により保持されて、必要に応じて金属薄板４の加工のためにパンチ収容部８あるいはダイ収容部１０に固定可能である。特に、ワークピース４を変形加工する工具１２を、予めリニアマガジン１７内に保持しておくことも可能である。
【００３７】
工具交換時及びワークピース加工時、打抜き／変形加工機１のすべての駆動装置は、数値制御式の制御ユニット１９により制御される。数値制御式の制御ユニット１９は、特に、工具データを記憶しておく記憶手段２０と、パンチ収容部８の上昇・下降・回転運動及びダイ収容部１０の上昇・下降・回転運動を、ワークピース４あるいは工具１２に関する記憶されたデータに基づいて量定かつ制御する制御手段２１とを有している。
【００３８】
以下に、図２ａ乃至図２ｄを参照しながら、打抜き工具１２を用いて実施される一打抜き行程中の複数のステップについて説明する。ワークピース４が載置される打抜きダイ１１は、ここで説明する打抜き工程においては定置にとどまるため、図２ａ乃至図２ｄは、打抜き工具１２の打抜きパンチ９のみを示している。
【００３９】
図２ａ乃至図２ｄに示す打抜きパンチ９は、ワークピース４側の端部において、押さえ２４の柱体状の開口内を延在している。打抜きパンチ９は、パンチ駆動装置１３により行程軸線１５に沿って動かされる。パンチ駆動装置１３による打抜きパンチ９の運動は、例えば（図示しない）ピストンにより媒体圧（例えば空気圧、液圧）により実施可能である。下降運動（ワークピース４に接近する運動）時、押さえ２４は、打抜きパンチ９の（図示しない）連行面に当接しているので、打抜きパンチ９の運動は、行程軸線１５に沿った下降運動時の押さえ２４の速度及び位置を規定する。押さえ２４の、ワークピース４に面した端面には、板状のストリッパ２５が取り付けられている。ストリッパ２５には、ワークピース４の打抜き加工用の打抜きパンチ９の打抜き刃９ａを挿通させる貫通開口が設けられている。
【００４０】
図２ａでは、打抜きパンチ９、より厳密に言えばその打抜き刃９ａは、引き戻された位置で、押さえ２４の、行程軸線１５に沿って延在する開口内に存在している。以後の説明のために、行程軸線１５に沿った打抜きパンチ９の位置Ｓとして、（恣意的に）打抜き刃９ａの下端あるいは端面を規定する。相応に、以下、行程軸線１５に沿った押さえ２４の位置Ｐを、押さえ２４の、板状のストリッパ２５が固定されている下端（端面）により規定する。
【００４１】
図２ｂに示すように、ワークピース４の打抜き時、押さえ２４に取り付けられたストリッパ２５は、（その下面でもって）ワークピース４の上面４ａに当接する。押さえ２４の図２ｂに示した位置は、以下、押さえ２４の基準位置ＰＲと呼ぶ。打抜きパンチ９は、ストリッパ２５よりもさらに下方に運動する。その結果、打抜き刃９ａは、ワークピース４を打抜き加工するために、ストリッパ２５に設けられた開口を通過する。このとき形成された打抜き片は、（図２ｂには示さない）ダイ１１を通して下方に排出される。これにより、ワークピース４の打抜き時、押さえ２４は定置にとどまる一方、打抜きパンチ９は、行程軸線１５に沿ってその位置Ｓを変化させる。押さえ２４の位置Ｐに対して相対的な打抜きパンチ９の位置Ｓの変化は、図２ｂにおいて、打抜きパンチ９の、半径方向で延在する段部２９ｂが、押さえ２４の対応する段部２９ａから離間していることにより看取可能である。
【００４２】
図２ｃでは、打抜きパンチ９は、押さえ２４の開口内で、両段部（図２ｂ参照）が互いに当接するまで引き戻されている。このとき、押さえ２４は依然としてその基準位置ＰＲにある。行程軸線１５に沿ったストリッパ２５の位置Ｐは、行程測定装置２７，２８により検出される。行程測定装置２７，２８は、図１に概略的に示した検出装置２６の一部である。行程測定装置２７，２８は、押さえ２４に取り付けられる（リニアな）スケール２８と、ハウジング２に定置に取り付けられる光学式のセンサ２７とを有している。行程測定装置２７，２８が図２ａ乃至図２ｄに示すものとは異なる形式で形成されていてもよいことは自明である。例えばセンサ２７が押さえ２４に、スケール２８がハウジング２に取り付けられていてもよい。場合によっては、光学式の検出の代わりに、行程軸線１５に沿った押さえ２４の位置Ｐの機械式の検出が実施されてもよいし、磁気ひずみの原理に基づいた行程測定装置が使用されてもよい。
【００４３】
検出装置２６は、押さえ２４の行程測定装置２７，２８と、行程軸線１５に沿った打抜きパンチ９の位置Ｐを検出する別の（図示しない）行程測定装置とに信号技術的に接続されている。検出装置２６自体は、制御装置１９に信号技術的に接続されている。制御装置１９は、押さえ２４の、検出装置２６により検出される位置Ｐを、打抜きパンチ９の位置Ｓと比較する。両位置Ｐ，Ｓの比較により、ストリッパ２５がまだワークピース４の上面４ａに当接したままであるかを検出することができる（打抜きパンチ９の位置Ｓが変化しても、押さえ２４の位置Ｐが変わらなければ、ストリッパ２５は上面４ａに当接している。）。ストリッパ２５がワークピース４の上面から持ち上げられると、連行装置を形成する互いに対応する段部２９ａ，２９ｂを介して、打抜きパンチ９の運動と押さえ２４の運動との連結あるいは同時の運動が実施される。同時の運動は、ストリッパ２５がワークピース４の上面４ａから持ち上がると直ちに、押さえ２４の位置Ｐと打抜きパンチ９の位置Ｓとの差ΔＰＳ（図２ｄ参照）が一定の値となるため、制御装置１９により把握可能である。
【００４４】
図２ｄに看取可能であるように、制御装置１９は、打抜きパンチ９が行程軸線（Ｚ方向）に沿って、（厚さｄを有する）ワークピース４の厚さの半分ｄ／２に相当する行程距離に到達すると直ちに、打抜きパンチ９を停止する。上昇運動時、押さえ２４（ひいてはストリッパ２５）は、打抜きパンチ９に連行されるため、ストリッパ２５も、ワークピース４の厚さの半分ｄ／２に相当する位置で停止あるいはこの位置まで移動される。すなわち、ワークピース４とストリッパ２５との間には、ワークピースの厚さｄの半分に相当する間隙幅を有する間隙が形成される。
【００４５】
図２ｄに示した位置で、ストリッパ２５は押出し位置に到達している。押出し位置において、打抜き加工時にワークピース４から分離されたワークピース部分４ｂ（図２ｄで見て行程軸線１５の右側）を、例えばワークピーステーブル３の縁部に設けられた排出位置へと移動させることができる。このために、クランプ７を介して締め付けられたワークピース（残材）４を、座標ガイド６によりワークピーステーブル３の台平面５に沿って、厳密に言えば図２ｄに示した矢印方向に移動させる。このとき、切り離されたワークピース部分４ｂは、ワークピース（残材）４により押し出される。このとき、ストリッパ２５は、ワークピース４の上面４ａから持ち上げられているので、ワークピース４あるいはワークピース部分４ｂがストリッパ２５とワークピーステーブル３との間に噛んで動かなくなることはない。ストリッパ２５とワークピース４との間に形成される間隙は、ワークピース４の厚さｄより小さいため、ワークピース部分４ｂが押される際にワークピース４上に乗り上げて、場合によっては噛んで動かなくなることあるいは押出しを妨げることはない。
【００４６】
ストリッパ２５を位置決めするために、あるいはワークピース４の上面４ａとストリッパ２５との間隔を決定するために、典型的には、打抜き加工されるワークピース４の厚さｄのデータが必要である。それというのも、この間隔は、一般に、ワークピースの厚さｄに依存しており、ワークピース４の厚さｄより大きいものに選択されるべきではないからである。典型的には、ワークピース４の厚さｄは、制御装置１９あるいは記憶手段２０内に格納されている。場合によっては、加工中に、ワークピース４の厚さｄの測定を行ってもよい。ワークピース４の厚さｄの半分に間隔を選択することは、実際の使用において実証されているが、間隔ｄの値が、原則、０×ｄ〜１．０×ｄの範囲内で変動してもよいことは自明である。間隔は、典型的には、約０．０１×ｄ〜１．０×ｄ、好ましくは約０．１×ｄ〜１．０×ｄである。
【００４７】
択一的又は付加的に、基準位置ＰＲを検出するために、あるいはワークピース４の上面４ａからのストリッパ２５の持ち上がりを検出するために、ストリッパ２５に例えば光学式のセンサの形態で組み込まれている検出器あるいはセンサ装置が使用されてもよい。また、ワークピース４からストリッパ２５が持ち上がると、両構成部材間の電気的な接触が遮断されるため、場合によっては抵抗測定あるいは電圧測定により検出されてもよい。
【００４８】
ワークピース４の上面４ａから、ワークピース部分４ｂの押出しにとって好適な間隔を置いた、図２ａ乃至図２ｄとの関連において上述したストリッパ２５の位置決めは、他種の打抜き工具、例えば図３ａ乃至図３ｅに示すような打抜き工具１２においても実施可能である。
【００４９】
図３ａ乃至図３ｅに示した打抜き工具１２の場合、打抜きパンチ９と押さえ２４とが、１つの共通の構成ユニットを形成している。より正確に言えば、打抜きパンチ９は、コイルばね３２を介して押さえ２４に結合されている。打抜きパンチ９の下端は、略筒体状の押さえ２４の貫通開口内で案内されている。コイルばね３２は、打抜きパンチ９の、ワークピース４とは反対側の端部を形成するヘッドプレートと、押さえ２４の、ワークピース４とは反対側の端面側の端部との間に取り付けられている。この場合、コイルばね３２のばね作用は、非作動位置、すなわち打抜きパンチ９あるいは押さえ２４に対する外的な力の作用がない位置において、打抜きパンチ９の下縁９ｂと、押さえ２４の下端に形成された板状のストリッパ２５の下縁２５ａとが面一に終端しているように調整されている。図３ａに示すストリッパ２５は、確かに、押さえ２４と一体的に形成されているものの、ストリッパ２５は、一般的には、適当な固定手段により押さえ２４に取り付けられている板状の部材であるため、押さえ２４と一体的に形成されていなくてもよい。
【００５０】
図３ａ及び図３ｂに示すように、打抜き行程を実施するために、駆動ユニット１３の一部を形成するラムあるいはタペット１３ａが使用される。ラム１３ａは、打抜きパンチ９の上面９ｃに載置され、打抜きパンチ９を押さえ２４とともに押し下げる。このとき、打抜きパンチ９は、ストリッパ２５の下面２５ａあるいは打抜きパンチ９の下面９ｂがともにワークピース４の上面４ａに当接するまで、下方に移動する。すなわち、コイルばね３２は、この運動時にはその非作動位置にとどまる。しかし、押さえ２４の運動に伴い、ハウジング２に形成された別のコイルばね３３は、押さえ２４の半径方向外側に位置する段部３１ａによって圧縮される。このとき、押さえ２４の段部３１ａは、別のコイルばね３３の連行プレート３１ｂに作用する。
【００５１】
図３ｃに示した位置で、ラム１３ａのさらなる下降運動は、ワークピース４が押さえ２４あるいは打抜きパンチ９の受けを形成しているので、コイルばね３２を圧縮させる。これにより、押さえ２４内で案内されている打抜きパンチ９は、さらに下方に、ワークピース４内に穴を打ち抜くために運動する。打抜きパンチ９がワークピース４上に載着されることあるいはコイルばね３２が圧縮されることにより、ラム１３ａにより駆動ユニットに及ぼされる力の作用は増加する。この力の作用の増加は、例えば、欧州特許第１２８１４５５号明細書に記載される方法で検出可能である。その結果、押さえ２４が基準位置ＰＲに到達したことは、制御装置１９あるいは相応に形成された検出装置２６（図１参照）によって検出可能である。
【００５２】
図３ｄに示すように、ラム１３ａは、行程運動時、下死点の到達後、再び上方に移動する。打抜きパンチ９は、コイルばね３２によってワークピース４から引き戻される。すなわち、打抜きパンチ９は、ばね力の作用によって駆動されて、ラム１３の上昇運動に従動する。
【００５３】
コイルばね３２が上述の非作動位置に到達すると、押さえ２４と打抜きパンチ９とは、ハウジング２に設けられた別のコイルばね３３のばね力の作用により上方に、打抜きパンチ９が図３ａに示した初期位置に到達するまで押され、後続の打抜き行程が実施可能である。
【００５４】
ワークピース部分を押し出すために、上昇運動時、打抜きパンチ９あるいはラム１３ａは、ストリッパ２５が、ワークピース４の上面に対して、ワークピース４の厚さｄの半分に相当する間隔ｄ／２を置く位置へと移動可能である。このために、行程軸線１５に沿ったラム１３ａの位置を（図示しない）行程測定装置に基づいて認識している制御装置１９は、図３ｂにおける力測定に基づいて特定される押さえ２４、ひいては打抜きパンチ９の基準位置ＰＲを利用して、ラム１３ａをこの基準位置ＰＲから相応の間隔（ｄ／２）を置いた位置に位置決めする。切り離されたワークピース部分の（図示しない）押出しは、図３ｄに示したストリッパ２５の位置で、図２ａ乃至図２ｄとの関連で説明した形式で実施可能である。
【００５５】
総括すると、ワークピース部分の押出しに際し、ワークピース４の上面４ａから予め決められた間隔を置いた位置にストリッパ２５を移動させることにより、ワークピース部分の押出し時のプロセス信頼性を明らかに向上させることができる。それというのも、行程軸線１５の方向で、ワークピース４の上面４ａの位置に対して相対的に、所定の間隔の設定がなされるからである。
【符号の説明】
【００５６】
１  工作機械、  ２  機械フレーム、  ３  ワークピーステーブル、  ４  ワークピース、  ４ａ  ワークピースの上面、  ４ｂ  ワークピース部分、  ５  台平面、  ６  座標ガイド、  ７  クランプ、  ８  パンチ収容部、  ９  打抜きパンチ、  ９ａ  打抜き刃、  ９ｂ  打抜きパンチの下縁、  ９ｃ  打抜きパンチの上面、  １０  ダイ収容部、  １１  打抜きダイ、  １２  工具、  １３  パンチ駆動装置、  １３ａ  ラム、  １４  ダイ駆動装置、  １５  行程軸線、  １６  工具回転軸線、  １７  リニアマガジン、  １８  工具カセット、  １９  制御ユニット、  ２０  記憶手段、  ２１  制御手段、  ２４  押さえ、  ２５  ストリッパ、  ２５ａ  ストリッパの下縁、  ２６  検出装置、  ２７  センサ、  ２８  スケール、  ２９ａ  押さえの段部、  ２９ｂ  打抜きパンチの段部、  ３１ａ  押さえの段部、  ３１ｂ  連行プレート、  ３２  コイルばね、  ３３  別のコイルばね、  Ｐ  押さえの位置、  ＰＲ  基準位置、  Ｓ  打抜きパンチの位置
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３】
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