JPH048131B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、被加工材料から任意の複数な形状
の製品を得るのに適したタレツトパンチプレス機
による打ち抜き加工方法に関する。

定尺の金属板などの被加工材料から所望の複雑
な形状の製品を得るためには、帯のこ盤で所望形
状に切断する方法、溶融切断加工方法あるいは放
電加工方法が考えられるが、帯のこ盤による方法
は、この引きによつて描ける形状に限界があり、
任意の形状の加工には適さず、加工スピード、加
工可能な材質も限られるなどの制約があり、切断
面に刃跡が付き、切断後にやすり掛けを必要とす
るなどの欠点があつた。

また、溶融切断加工方法や放電加工方法は、加
工形状の制約はないものの、加工装置自体構造が
複雑で、価格も高額であるという欠点を有してい
る。

これらの加工方法に比べ、数値制御タレツトパ
ンチプレス機による打ち抜き加工方法は、加工形
状に合わせて、制御装置からの指令に基づき、被
加工材料の位置決め、タレツト基板を回転させる
ことによるタレツト基板上に抜き差し可能に搭載
された多数の金型からの迅速な選択、選択した金
型のハンマによる打撃とによつて、高速で被加工
材料を位置決め打ち抜くので、加工の汎用性に富
み、加工スピードが早く、多数の打ち抜き個所を
有した製品を短時間で多量に得ることができ、多
量生産に適している。

近年、打ち抜き加工の形状が多種、多様となり
要求される打ち抜き精度もますます厳しくなつて
きている。このような要求に答えるためには、打
ち抜き形状の異なる金型をできるだけ多くタレツ
ト基板上に搭載することが考えられ、年々、タレ
ツト基板面積が大きくなり、それに伴つてタレツ
トパンチプレス機自体が大型化し、価格も高額に
なつてきている。

しかし、タレツト基板に搭載可能な金型数には
限界がり、高額な金型の種類を無制限に用意する
というわけにはいかない。そのため、金型数によ
つて加工形状が制約され、加工形状を自由に変え
ることができず、特に、金型の打ち抜き形状より
大なる寸法の斜めの直線や曲線のある形状の製品
加工には適さず、これがタレツトパンチプレス機
による加工可能な限界と考えられていた。

妥協的に、このタレツトパンチプレス機を用い
て斜めの直線や曲線部分を含んだ製品を得ようと
した場合、丸形状の金型を用意し、打ち抜きを一
部重ねながら、必要とする製品形状の外縁に沿つ
て連続的な打ち抜き加工を施して、所望形状に近
い製品を得ることが考えられるが、この場合、重
ね打ちの繋ぎ個所に、波状のギザギザな凹凸がで
き、滑らかな加工はできないので、やすり掛けな
どの後処理工程が必要となり、タレツトパンチプ
レス機本来の性能上の特徴である高速性、加工精
度などの利点を打ち消すことになり、実用的でな
かつた。

本発明者は、かかる従来の技術の問題点を精査
した結果、タレツトパンチプレス機の加工範囲の
限界は、丸形状の金型以外の形状の金型に方向性
があり、これが加工に自由度を無くす要因で、従
来はこの方向性のあることによる欠点を、金型搭
載数を増やすことによつて解決しようとしていた
ことに問題があると着目し、金型の方向性を無く
すことによつて、金型搭載数を増やさずに加工範
囲を飛躍的に増大させることができるとの着想を
得て本発明をなしたものである。

付言すれば、従来、タレツトパンチプレス機の
分野では、ハンマで上金型を強く打撃し、上金型
と下金型とが協働して被加工材料を打ち抜くの
で、上金型と下金型との位置合わせ精度が、極め
て重要であり、両者に位置ずれがあると金型を破
損したり、装置本体を破壊するおそれがあつた。
これを防止するため、金型選択のために回転させ
た上下のタレツト基板自体をシヨツトピンなどで
強固に固定してからハンマによつて上金型を打撃
する構造にしている。同様に、搭載する金型もタ
レツト基板上に強固に固定しなければならないと
いう絶対条件というべき固定観念があつた。この
固定観念が加工範囲を増大するには、金型搭載数
を増やせばよいという考えに結びついていたと考
えられる。

したがつて、丸形状以外の方向性のある金型を
方向性を無くして使用するため、金型を回転可能
なタレツト基板上でさらに回転させるという考え
には到底いたらなかつたのである。

ところで、単に金型を回転させるという点に着
目した場合、関係ある従来技術として、例えば米
国特許第3581535号および米国特許第3696655号の
明細書に、ブレード加工装置に関する技術が記載
されている。これは、上金型および下金型を所望
の角度に回転させて、フープ材に金型の角度を変
えた打ち抜き加工を施すようにしたものである
が、フープ材は一方向にのみ送られており、金型
とフープ材との相対的位置関係は一定であり、金
型の回転は、フープ材に対して角度の異なつた切
り欠き部を形成するためであつて、金型と被加工
材料との相対的位置関係の変化はなく、上金型お
よび下金型の切り刃の寸法より大なる寸法の連続
した斜め直線や連続した曲線のある打ち抜き加工
を行うことはできない。

しかも、この金型回転機構は、タレツトパンチ
プレス機に適用が困難な構造になつており、パン
チ、パンチシヤンク、パンチホルダ、ストリツ
パ、ストリツパガイドを一体的に組み付け、ねじ
で固定したものに、直接ギヤを固定しパンチ組立
に一体化していて、このギヤに回転を与えること
によつてパンチを回転可能にしたものであり、ダ
イ側も同様に構成されたものである。

したがつて、タレツトパンチプレス機の特徴で
ある金型交換の容易性は全く有しておらず、加工
に合わせて頻繁繋に金型を交換することは、実際
上不可能に近い。

また、実開昭50−23780号には、パンチとダイ
の方向を変えるため、それぞれをホルダー内に収
容した技術が開示されているが、方向を変えるた
めには、パンチセツトやダイセツトのボルトやネ
ジ或いはセツトスクリユーを手動で、その都度、
緩めたり、締めたりする必要があり、自動的、連
続的に方向を変えながら打ち抜き加工を行うこと
には全く適用できない。これも、金型を強固に固
定するというものである。

このように、従来の金型の角度を変える技術
は、いずれも金型を回そうとする力が発生しない
範囲での打ち抜き加工や、金型を強固に固定して
行う打ち抜き加工の範疇に止まつており、前記の
固定観念の域を出ておらず、タレツトパンチプレ
ス機の金型交換の容易性という特徴を生かしなが
ら、これらの従来技術をそのまま適用すること
は、到底困難である。

この発明は、以上述べた背景に基づいてなされ
たものであり、従来技術のタレツトパンチプレス
機による加工方法では、実現が不可能で、想到し
えなかつた新たな打ち抜き加工を可能にするもの
であつて、複数対の上下の金型の打ち抜き形状と
同形状の打ち抜き個所と、回転位置決め可能な一
対の上下の金型ホルダに収容された一対の上金型
および下金型の切り刃の寸法より大なる寸法の斜
め直線または曲線のある打ち抜き個所とを有した
任意の形状の打ち抜き製品を、高速でしかも、高
精度で得られるタレツトパンチプレス機による打
ち抜き加工方法を提供すること目的とをするもの
である。

前記目的を達成するため、本発明は、丸形状以
外の形状の切り刃を有した方向性のある一対の上
金型と下金型を、それぞれ360度の全角の範囲で
任意の位置に回転位置決め可能な一対の上下の金
型ホルダに、それぞれ抜き差し可能に収容された
丸形状以外の打ち抜き形状の方向性のある上下の
金型がハンマ下方に配置されるように、上金型タ
レツト基板および下金型タレツト基板を回転さ
せ、その上下の金型間に被加工材料を配置した状
態で、(a)被加工材料を所望位置に位置決めする被
加工材料位置決め動作、(b)選択された上金型をハ
ンマで打撃する動作、(c)上金型の切り刃が被加工
材料から離れたときから次の打ち抜き動作により
切り刃が被加工材料に接するとき迄に、上下の金
型ホルダを回転させて方向性のある上下の金型の
向きを所望角度に位置決めする金型の回転位置決
め動作、以上の３つの動作ならびにその順序を、
要求される被加工材料の加工形態に合わせて選択
し、数値制御装置からの指令と同期を取りなが
ら、自動的に多数回繰り返して、方向性のある金
型を回転させながら行う単発的な打ち抜き加工に
よつて打ち抜かれた個所と、同じく連続した重ね
打ち抜き加工によつて打ち抜かれた切り刃の寸法
より大なる寸法の斜め直線または曲線のある打ち
抜き個所とを有した打ち抜き製品を得ることを特
徴とするものである。

以下、本発明の実施例について、図面に基づい
て説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図で、
１はサーボモータで、回転軸２上の基台３に取り
付けられた金型の角度を変更させるのに必要な回
転力を与えるサーボモータである。サーボモータ
１の回転力は出力軸４へ伝達され、出力軸４に固
定された傘歯車５，６と、傘歯車５，６に垂直に
かみ合う継ぎ軸９，１０の先端に固定された傘歯
車７，８により方向を転じ、継ぎ軸９と継ぎ軸１
０とに分岐される。回転軸２は、複数対の打ち抜
き形状が異なる金型、すなわち、丸形やこれ以外
の形状の切り刃部を有する金型を搭載するための
上金型タレツト基板１７、下金型タレツト基板２
６および基台３を回転させる支柱であり、原動機
１１から原動機１１に取り付けられた減速歯車１
２と回転軸２に取り付けてある減速歯車１３とを
介して減速された回転力を受ける。回転軸２は、
中間に配置された軸受１４と下部に配置された軸
受１５とにより支えられている。また、サーボモ
ータ１の回転力を受ける出力軸４の他端も、基台
３にはめ込まれた軸受け１６によつて支えられて
いる。継ぎ軸９は、上金型タレツト基板１７に平
行に配置され、上金型タレツト基板１７の基台３
側に配置されたハウジング１８にはめ込まれた軸
受１９と、上金型ホルダ２０を回転させるウオー
ム２１の両脇に配置されたハウジング２２，２３
内にはめ込まれた軸受２４，２５とで支えられ
て、ウオーム２１に連結されている。継ぎ軸１０
は、下金型タレツト基板２６に平行に配置され、
下金型タレツト基板２６上の基台３側に、上金型
タレツト基板１７との間に配置された軸受２７
と、下金型ホルダ２８を回転させるウオーム２９
の両脇に配置されたハウジング３０，３１内には
め込まれた軸受３２，３３とで支えられて、ウオ
ーム２９に連結されている。

上金型ホルダ２０には、上金型３４が保持さ
れ、上限は受板３５によつて決められる。下金型
ホルダ２８には下金型３６が保持される。上金型
３４と下金型３６との間に被加工材料３７が挿入
され、ハンマ３８が上金型３４を押し下げること
によつて被加工材料３７を打抜く。以上に述べた
機構は、フレーム４８に組み込まれている。次に
金型保持機構部について詳細に説明する。

第２図において、上金型ホルダ２０は中央部に
上金型３４を収容ガイドし、上端外周部がフオー
ムホイルであり、ウオーム２１と噛み合い、上金
型３４の回転位置を決める。３９は上金型３４を
収容する穴面に切つた上金型３４の方向を定める
キー溝である。このキー溝３９には、上金型３４
のスライド面から突き出ている上金型３４の方向
を定めるキー４０がはめ込まれる。受板３５はス
トツパ４１によつて上限を定められ、バネ４２に
よつて持上げられている。４３は上金型２０の抜
止金具である。下金型ホルダ２８は中央部に下金
型３６を収容ガイドし、上端外周部がウオームホ
イールでウオーム２９と噛み合い下金型３６の回
転位置を決める。下金型３６には下金型３６の方
向を定めるため側面よりキー４４が突き出てお
り、下金型ホルダ２８のキー溝４５にはめ込まれ
る。また、下金型ホルダ２８は抜止金具４６によ
り下金型タレツト基板２６に保持される。第３図
は第２図のＡ−A′間の断面図で上金型ホルダ２
０とウオーム２１との関係を示している。第４図
は第２図のＢ−B′間の断面図で下金型ホルダ２
８とウオーム２９との関係を示している。

以上説明したようにこの発明は、回転軸２上の
基台３に取り付けたサーボモータ１の回転を出力
軸４に伝達し、前記出力軸４の回転力が、出力軸
４に配置された傘歯車５および傘歯車６などの回
転方向変換具によつて分岐され、傘歯車７および
傘歯車８などの回転方向交換具を介して、ウオー
ム２１およびウオーム２９を同時に回転させ、ウ
オーム２１の回転によつて上金型ホルダ２０を、
また、ウオーム２９によつて下金型ホルダ２８を
おのおの同時に回転させる構成になつている。

次に動作について説明する。

外部からの数値指令によりサーボモータ１が指
定値通りに回転すると、出力軸４の上に固定され
た傘歯車５，６が回転し、この回転を傘歯車７，
８に伝達する。傘歯車７，８はそれぞれ継ぎ軸
９，１０に固定されているので、継ぎ軸９，１０
を回転させる。継ぎ軸９，１０の他端にはウオー
ム２１，２９がそれぞれ連結されているのでウオ
ーム２１，２９は回転する。このウオーム２１，
２９にはそれぞれ上金型ホルダ２０と下金型ホル
ダ２８が噛み合つているから、上金型ホルダ２０
と下金型ホルダ２８は回転する。サーボモータ１
の回転による上金型ホルダ２０と下金型ホルダ２
８の回転する角度量が等しくなるように、傘歯車
５，６，７，８とウオーム２１，２９および上金
型ホルダ２０、下金型ホルダ２８のウオームホイ
ルが、おのおの組み合わされているので、上金型
ホルダ２０に切つたキー溝３９の位置と、下金型
ホルダ２８に切つたキー溝４５の位置は常に同じ
方向にある。したがつて上金型ホルダ２０に挿入
される上金型３４の位置と、下金型ホルダ２８に
取り付けられる下金型３６の位置は常に同じ方向
角度となる。

今ハンマ３８の下降により上金型３４が叩か
れ、上金型３４が下降し被加工材料３７を打抜
き、その後ハンマ３８が上昇して被加工材料３７
から上金型ホルダ３４が離れた時点から、次の打
抜指令で上金型３４が被加工材料３７に接するま
でに指令値通りにサーボモータ１が回転し、上金
型３４、下金型３６を回転させ、位置決めが完了
するようにサーボモータ１を制御する。

以上の制御と打抜き動作および被加工材料３７
の位置決め同期との組合せ方により、単発の打抜
きはもとより連続打抜き加工が可能となる。

本発明は、以上説明したように、従来のタレツ
トパンチプレス機のように金型を強固に固定する
という固定観念を打破し、金型の方向性を無くす
ために回転可能とするため、丸形状以外の形状の
切り刃を有した方向性のある一対の上金型と下金
型を、それぞれ360度の全角の範囲で任意の位置
に回転位置決め可能な一対の上下の金型ホルダに
それぞれ抜き差し可能に収容された丸形以外の打
ち抜き形状の方向性のある上下の金型がハンマ下
方に配置されるように、上金型タレツト基板およ
び下金型タレツト基板を回転させ、その上下の金
型間に被加工材料を配置した状態で、被加工材料
を所望位置に位置決めする被加工材料位置決め動
作、選択された上金型をハンマで打撃する動作、
上金型の切り刃が被加工材料から離れたときから
次の打ち抜き動作により切り刃が被加工材料に接
するとき迄に、上下の金型ホルダを回転させて方
向性のある上下の金型の向きを所望角度に位置決
めする金型回転位置決め動作、以上の３つの動作
ならびにその順序を、要求される被加工材料の加
工形態に合わせて選択し、数値制御装置からの指
令と同期を取りながら自動的に多数回繰り返し
て、方向性のある金型を回転させながら行う単発
的な打ち抜き加工によつて打ち抜かれた個所と、
同じく連続した重ね打ち抜き加工によつて打ち抜
かれた切り刃の寸法より大なる寸法の斜め直線ま
たは曲線のある打ち抜き個所とを有した打ち抜き
製品を得るようにしたので、以下に述べる効果を
生ずる。

(1) 複数対の上下の金型の打ち抜き形状と同形状
の単発的な打ち抜き個所と、回転位置決め可能
な一対の上下の金型ホルダに収容された一対の
上金型および下金型の切り刃の寸法より大なる
寸法の斜め直線または曲線のある連続重ね打ち
抜き（切り欠き）個所とを有した任意の形状の
打ち抜き製品を、高速でしかも、高精度で得ら
れるようになつた。

(2) 特に、従来のタレツトパンチプレス機による
丸形状の金型による連続重ね打ち抜きによつて
は、金型の直径に比べて、曲率半径の大きい曲
線を打ち抜こうとした場合、波状のギザギザし
た凹凸の度合いが激しく、そのままではとても
使いものにならなかつたが、この発明の方法に
よれば、曲線の曲率半径に関係なく、滑らかな
曲線が得られ、やすり掛けなどの後工程を全く
必要としない。そのため、従来は切削加工によ
らなければ加工できないと思われていたような
高精度の加工もタレツトパンチプレス機によつ
て高速で行えるようになつた。

(3) 従来、タレツトパンチプレス機では打ち抜き
加工可能な範囲が搭載する金型数によつて制限
され、打ち抜き加工範囲が限られ、例えば、方
向性のある丸形状以外の１個の金型で単発打ち
抜きした場合、打ち抜ける形状は１種類であつ
たが、本発明によれば、単発打ち抜きの場合だ
けでも、回転可能な金型の回転角度の分解能に
応じて飛躍的に増大する。例えば、分解能を
0.05度とした場合、１個の金型で7200通りの打
ち抜きが可能となり、7200個の金型をタレツト
基板に搭載したことと同じになる。この単発打
ち抜きに加えて連続重ね打ち抜きによる打ち抜
き形状を考えると、仮に金型切刃の形状が変形
４辺形とした場合、各一辺によつてそれぞれ前
記同数の打ち抜きが可能なので、４倍の28800
通りの打ち抜きが可能となり、単発打ち抜きと
合わせて36000通りの打ち抜き加工が可能とな
る。これは少なめに見積もつた数であり、回転
できない他の搭載された金型による打ち抜き形
状および抜き差し可能な金型を他の種類の金型
と交換した場合を含めると、驚異的に打ち抜き
加工形状が増え、タレツトパンチプレス機によ
る加工可能な範囲が一変し、従来では不可能で
あつた形状や寸法の大きな連続重ね打ち抜き加
工や単発打ち抜き加工が可能となる。

(4) １個の金型の加工範囲が拡がるので、用意し
ておく金型数も少なくて済み金型費用の節約に
も役立つ。例えば、従来は、いままでにない打
ち抜き形状の加工をする場合、その加工形状と
同寸の金型をその都度製作しなければならず、
大きな金型の場合には極めて高価となり、ま
た、金型を取り付けられるプレス機本体も特殊
なものとなつて量産品でないとコスト的にあわ
なかつたが、この発明によれば、既にある小さ
な金型を使用して、要求された形状の打ち抜き
加工を行うことが可能となり、新規の金型製作
に要する期間を必要せず迅速に対応でき、新規
の金型作成費用を浮かすことができる。したが
つて、汎用性に富み、多品種少量生産に好適で
ある。

(5) 上金型の切り刃が被加工材料から離れたとき
から打ち抜き指令により前記切り刃が被加工材
料に接するとき迄に、被加工材料の位置決めと
金型回転角度の位置決めとを行うので、回転し
ない金型によつて加工する場合となんら変わら
ないスピードで打ち抜き加工できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いるタレツトパンチプレス
機全体の断面図、第２図は、第１図における金型
保持機構部の断面図、第３図は同じく上金型ホル
ダの断面図、第４図は同じく下金型ホルダの断面
図である。 図中、１はサーボモータ、２は回転軸、３は基
台、４は出力軸、９，１０は継ぎ軸、２１，２９
はウオーム、２０は上金型ホルダ、２８は下金型
ホルダ、１７は上金型タレツト基板、２６は下金
型タレツト基板、３４は上金型、３６は下金型で
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上金型タレツト基板および下金型タレツト基
   板に搭載された打ち抜き形状がそれぞれ異なる複
   数対の上金型および下金型のうち所望の一対をハ
   ンマ下方に選択配置するための前記上金型タレツ
   ト基板および下金型タレツト基板を回転させる動
   作と、前記ハンマ下方に被加工材料の加工を行お
   うとする所定個所を位置決めする動作と、位置決
   めされた前記被加工材料に対し、前記選択された
   上金型をハンマで打撃する動作とを繰り返し行
   い、金型形状と打ち抜かれた形状とが一致する単
   発的な打ち抜き加工と、打ち抜いた形状の一部が
   後から打ち抜く形状と重なり合つて一つの形状を
   作り出す連続的な重ね打ち抜き加工とを、被加工
   材料に施すタレツトパンチプレス機による打ち抜
   き加工方法において、 前記上金型タレツト基板および下金型タレツト
   基板に設けられた360度の全角の範囲で、任意の
   位置に回転位置決め可能な上下の金型ホルダに、
   それぞれ抜き差し可能に収容された丸形状以外の
   打ち抜き形状の方向性のある上下の金型がハンマ
   下方に配置されるように、前記上金型タレツト基
   板および下金型タレツト基板を回転させ、その上
   下の金型間に被加工材料を配置した状態で、 (a) 被加工材料を所望位置に位置決めする被加工
   材料位置決め動作、 (b) 選択された上金型をハンマで打撃する動作、 (c) 前記上金型の切り刃が被加工材料から離れた
   ときから次の打ち抜き動作により前記切り刃が
   被加工材料に接するとき迄に、前記上下の金型
   ホルダを回転させて前記方向性のある上下の金
   型の向きを所望角度に位置決めする金型の回転
   位置決め動作、 以上の３つの動作ならびにその順序を、要求さ
   れる被加工材料の加工形態に合わせて選択し、数
   値制御装置からの指令と同期をとりながら自動的
   に多数回繰り返して、 前記回転可能な金型ホルダに収容された方向性
   のある金型を回転させながら行う単発的な打ち抜
   き加工によつて打ち抜かれた個所と、前記回転可
   能な金型ホルダに収容された方向性のある金型を
   回転させながら行う連続した重ね打ち加工によつ
   て打ち抜れた切り刃の寸法より大なる寸法の斜め
   直線または曲線のある打ち抜き個所とを、有した
   打ち抜き製品を得ることを特徴とするタレツトパ
   ンチプレス機による打ち抜き加工方法。。