JP6131092B2

JP6131092B2 - 金型把持装置及び金型交換装置

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Publication number: JP6131092B2
Application number: JP2013094943A
Authority: JP
Inventors: 吉晃種田
Original assignee: Amada Holdings Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2033-04-30
Also published as: JP2014213370A

Description

本発明は、例えばタレットパンチプレスなどのごときパンチプレスにおける金型の交換を行う金型把持装置及び金型交換装置に係り、さらに詳細には、金型を把持する一対の把持部材が螺子杆に移動自在に螺合して、互いに接近離反する形式の金型把持装置であって、前記把持部材による金型の把持、開放を容易、確実に行うことのできる金型把持装置及び当該金型把持装置を備えた金型交換装置に関する。

例えばタレットパンチプレスなどのごときパンチプレスにおいては、金型交換の迅速化、自動化を図るために、金型交換装置が使用されている。前記金型交換装置において、金型を把持する一対の把持部材の開閉を行う構成には、例えばヒンジピンを中心として前記一対の把持部材を回動自在に備えた構成や、螺子杆の回転によって一対の把持部材が互いに接近離反する構成がある（例えば特許文献１、２参照）。

特開２０００−４２６５６号公報特開２０００−２０２５４６号公報

前記特許文献１、２に記載されているように、螺子杆の回転によって一対の把持部材が互いに接近離反する構成においては、把持部材のストロークを大きくすることができ、大径の金型、小径の金型に対応することが容易であり、望ましい構成である。

しかし、上記構成においては、前記一対の把持部材によって金型を把持した状態にあるとき、前記螺子杆を回転するためのモータの動力が断たれた場合であっても、金型を把持した状態を保持するように、前記螺子杆におけるリード角は、セルフロック効果を有するリード角に形成してある。したがって、前記把持部材による金型の把持力が大きなときには、前記セルフロック効果が顕著に現れて、場合によっては金型の把持開放が困難になることがある。

すなわち、従来の構成は、螺子杆のねじ部に移動自在に螺合した一対の把持部材が金型に当接して停止した後における螺子杆の僅かな回転によって、金型を把持する把持力が急激に大きくなるものである。したがって、金型を把持するときの把持力を適正値に調節することが難しく、前記セルフロックの解除が難しくなり易いものであった。

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、パンチプレスにおける金型を交換する金型交換装置の金型把持装置であって、回転自在に備えられた螺子杆に互いに接近離反自在に螺合した一対のナット部材を備え、当該各ナット部材に金型把持部を備えた把持部材をそれぞれ備え、前記把持部材の少なくとも１つを、当該把持部材を備えたナット部材に対して相対的に移動可能に備え、かつ当該把持部材の相対的な移動を検知する移動検知手段を備え、前記ナット部材と前記把持部材との間に弾性部材が介在してあり、前記把持部材による金型の把持力を調節するために、前記移動検知手段に備えたドグ又はセンサの位置を調節自在に備えていることを特徴とするものである。

また、対をなす複数のパンチ、ダイを格納した金型ラックに対応したラック対応位置と、パンチを着脱交換自在な小径の上部タレットとダイを着脱交換自在な大径の下部タレットとを同軸に備えたバッファタレットに対応したタレット対応位置との間を往復動自在なトラバーサを備え、前記パンチを把持自在な上部金型把持装置を前記トラバーサに上下動自在に備え、前記ダイを把持自在な下部金型把持装置を、前記上部金型把持装置に上下に対向して前記トラバーサに上下動自在に備え、前記上部金型把持装置又は下部金型把持装置の少なくとも一方を、前記トラバーサの移動方向へ移動可能に備えていることを特徴とするものである。

本発明によれば、一対の把持部材を互いに接近離反する方向へ移動するためのナット部材に前記把持部材を相対的に移動可能に備え、前記ナット部材に対する把持部材の相対的な移動を検知するための移動検知手段を備えているので、一対の把持部材によって金型を把持するとき、適正な把持力を調節することができ、前述したごとき問題を解消し得るものである。

本発明の実施形態に係る金型把持装置の構成を示す斜視説明図である。金型を把持するときの動作を示した動作説明図である。他の実施形態を示す構成説明図である。金型交換システムの全体的構成を概念的、概略的に示した平面説明図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明するに、本発明の実施形態に係る金型交換装置（図示省略）の金型把持装置１は、図１に示すように、金型交換装置によってＸ、Ｙ、Ｚ軸方向へ移動される移動アーム３を備えている。この移動アーム３の先端部には、前記移動アーム３の長手方向に対して直交する方向に長いベースプレート５を備えており、このベースプレート５にはガイドレール７が一体的に備えられている。そして、前記ガイドレール７には一対のスライダ９Ａ，９Ｂが互いに接近離反する方向へ移動自在に備えられている。

そして、前記各スライダ９Ａ，９Ｂには、前記移動アーム３の長手方向と同方向へ延伸した把持部材１１Ａ，１１Ｂがそれぞれ一体的に取付けてある。この把持部材１１Ａ，１１Ｂの先端部には、パンチプレス（図示省略）において交換する金型（図示省略）を把持自在な金型把持部１３Ａ，１３Ｂが備えられている。上記金型把持部１３Ａ，１３Ｂは、図１に示すように、前記ガイドレール７の長手方向及び前記把持部材１１Ａ，１１Ｂの長手方向に対して直交する方向である下方向に突出して備えられている。したがって、例えば金型ホルダと干渉することなく上方から金型を把持できるものである。

前記把持部材１１Ａ，１１Ｂを互いに接近離反する方向へ移動するために、前記ベースプレート５の一端部に備えたブラケット１５には、前記ガイドレール７と平行な螺子杆（ねじ部材）１７が回転自在に支持されている。上記螺子杆１７には右ねじ部１９Ｒ、左ねじ部１９Ｌが備えられている。そして、前記螺子杆１７を正逆回転するために、サーボモータ２１が備えられている。このサーボモータ２１は、ブラケット組立体２３に装着されている。より詳細には、前記移動アーム３にはスライドブロック２５が一体的に備えられており、このスライドブロック２５は、移動アーム３の長手方向に対して直交する方向（前記ガイドレール７と平行な方向）に長いガイド部材２７に移動可能に備えられている。そして、このガイド部材２７は前記ブラケット組立体２３に一体的に備えられている。したがって、前記ブラケット組立体２３に装着した前記サーボモータ２１は、ブラケット組立体２３と一体的に移動するものである。

そして、前記サーボモータ２１と前記螺子杆１７は適宜な動力伝達機構２９を介して連動連結してある。すなわち、図１に示す構成においては、前記螺子杆１７の一端部にはベベルギア３１が一体的に取付けてあり、このベベルギア３１には前記ブラケット１５と一体的なブラケット３３に回転自在に支持された駆動ベベルギア３５が噛合してある。そして、前記駆動ベベルギア３５は、タイミングベルト３７を介して前記サーボモータ２１によって回転されるユニバーサルジョイント３９と連動連結してある。したがって、前記螺子杆１７は、サーボモータ２１によって正逆回転され得るものである。

前記螺子杆１７における左右のねじ部１９Ｒ，１９Ｌには、前記把持部材１１Ａ，１１Ｂにそれぞれ一体的に備えたナットハウジング３９Ａ，３９Ｂ内に備えたナット部材４１Ａ，４１Ｂ（図２参照）がそれぞれ移動可能に螺合してある。そして、前記各ナットハウジング３９Ａ，３９Ｂと各ナット部材４１Ａ，４１Ｂとの間には、例えばコイルスプリングなどのごとき適宜の弾性部材４３Ａ，４３Ｂが介在してある。したがって、サーボモータ２１によって前記螺子杆１７を回転して（なお、図２には、動力伝達機構２９の構成としてはタイミングベルト３７による機構で示してある）前記ナット部材４１Ａ，４１Ｂを互いに接近する方向へ移動するとき、前記各ナットハウジング３９Ａ，３９Ｂは前記弾性部材４３Ａ，４３Ｂを介して互いに接近する方向へ移動されるものである。

前述のごとく、各ナットハウジング３９Ａ，３９Ｂが互いに接近する方向へ移動されて、各ナットハウジング３９Ａ，３９Ｂに一体的に備えた把持部材１１Ａ，１１Ｂの金型把持部１３Ａ，１３Ｂによって金型４５を把持すると、前記各ナットハウジング３９Ａ，３９Ｂの接近する方向への移動は停止する。そして、各ナットハウジング３９Ａ，３９Ｂに対して、各ナット部材４１Ａ，４１Ｂは弾性部材４３Ａ，４３Ｂの付勢力に抗して互いに接近する方向へ相対的に移動することになる。

前述のごとく、一対の把持部材１１Ａ，１１Ｂにおける金型把持部１３Ａ，１３Ｂによって金型４５を把持した後に、ナットハウジング３９Ａ，３９Ｂに対してナット部材４１Ａ，４１Ｂが相対的に移動したことを検知する移動検知手段４７が備えられている。すなわち、一方の前記ナット部材４１Ｂにはドグ４９が備えられており、ナットハウジング３９Ｂには、上記ドグ４９の相対的な移動を検出するための近接スイッチなどのごときセンサ５１が備えられている。なお、前記ドグ４９とセンサ５１の位置関係は相対的なものであるから、ナットハウジング３９Ｂ側にドグ４９を設けて、ナット部材４１側にセンサ５１を備えた構成であってもよいものである。

以上のごとき構成において、図２（Ａ）に示すように、金型４５の両側に各把持部材１１Ａ，１１Ｂを配置した状態においてサーボモータ２１を回転駆動し、螺子杆１７を正回転すると、各ナット部材４１Ａ，４１Ｂは互いに接近するように移動する。そして、各把持部材１１Ａ，１１Ｂにおける金型把持部１３Ａ，１３Ｂが金型４５を把持すべく金型４５に当接して接近する方向への移動を停止すると、各把持部材１１Ａ，１１Ｂに対してナット部材４１Ａ，４１Ｂが弾性部材４３Ａ，４３Ｂの付勢力に抗して互いに接近する方向へ相対的に移動する。

上述のように、各把持部材１１Ａ，１１Ｂに対して各ナット部材４１Ａ，４１Ｂが互いに接近する方向へ相対的に移動すると、移動検知手段４７が前記相対的な移動を検知する。そして、この移動検知手段４７の検知によって前記サーボモータ２１の回転が停止される。この際、前記右ねじ部１９Ｒ、左ねじ部１９Ｌのリード角は、従来のねじと同様にセルフロック効果の機能を有するリード角であり、ナット部材４１Ａ，４１Ｂは螺子杆１７に不動状態に保持されるものである。

前述のように、サーボモータ２１が停止してナット部材４１Ａ，４１Ｂの移動が停止した状態においては、各ナットハウジング３９Ａ，３９Ｂは各弾性部材４３Ａ，４３Ｂによって互いに接近する方向へ付勢された状態にあり、把持部材１１Ａ，１１Ｂは、前記各弾性部材４３Ａ，４３Ｂの付勢力に起因する把持力でもって金型４５を把持しているものである。したがって、把持部材１１Ａ，１１Ｂは、金型４５を落下することのない適正な把持力でもって金型４５を把持するものである。

上記把持力は、前記弾性部材４３Ａ，４３Ｂの収縮に起因するものであるから、ドグ４９又はセンサ５１の少なくとも一方を接近離反する方向へ位置調節可能に備えることにより、前記把持力を常に適正値に調節することができるものである。

既に理解されるように、移動検知手段４７がナット部材４１Ｂの相対的な移動を検知してサーボモータ２１の回転を停止したときは、常に適正な把持力でもって把持部材１１Ａ，１１Ｂが金型４５を把持したときである。従って、サーボモータ２１を逆回転して、把持部材１１Ａ，１１Ｂによる金型４５の把持を開放するとき、前記ナット部材４１Ａ，４１Ｂのセルフロックを容易に解除することができ、前述したごとき従来の問題を解消することができるものである。

なお、本発明は、前述したごとき実施形態に限ることなく、適宜の変更を行うことにより、その他の形態でもって実施することが可能である。すなわち、前記実施形態においては、１本の螺子杆１７に右ねじ部１９Ｒ、左ねじ部１９Ｌを形成した場合について例示した。しかし、連動して回転する螺子杆を２本備え、それぞれのねじ部に移動自在に螺着した把持部材１１Ａ，１１Ｂを互いに接近離反する構成とすることも可能である。

また、図３に示すように、各ナットハウジング３９Ａ，３９Ｂにそれぞれナット部材４１Ａ，４１Ｂを一体的に備え、かつ一方の把持部材１１Ｂに金型把持部１３Ｂを移動可能に備えると共に、把持部材１１Ｂと金型把持部１３Ｂとの間に弾性部材５３を弾装して備える。そして、移動検知手段４７の構成としては、例えば金型把持部１３Ｂにドグ４９を備え、把持部材１１Ｂにセンサ５１を備えた構成とすることも可能である。

以上のごとき説明より理解されるように、移動検知手段４７が相対的な移動を検知したときにサーボモータ２１の回転を停止して、把持部材１１Ａ，１１Ｂの互いの接近移動を停止するものであるから、前記把持部材１１Ａ，１１Ｂによって金型４５を把持するときには、常に適正な把持力となるものである。そして、前記把持部材１１Ａ，１１Ｂを移動するためのナット部材４１Ａ，４１Ｂのセルフロック機能は、前記適正な把持力の反力によるセルフロックであるから、ナット部材４１Ａ，４１Ｂのセルフロックが解除不能になるようなことがなく、解除を容易に行い得るものである。

したがって、大小の金型４５の交換を何回も繰り返す場合であっても、金型４５の大小に拘わりなく能率よく、かつ迅速に金型４５の把持、開放を行うことができ、金型交換を容易に繰り返すことができるものである。

次に、前記金型把持装置１を備えた金型交換装置６１及び金型交換装置６１を使用した金型交換システムについて概略的に説明する。

金型交換システムに使用されるタレットパンチプレス６３は既によく知られた構成であるから、金型交換に関係するタレットの構成について説明する。上記タレットは小径の上部タレット６５Ｕと大径の下部タレット６５Ｌとを備えた構成であって、前記上下のタレット６５Ｕ，６５Ｌの軸心はＸ軸方向に偏倚して配置してある。そして、上部タレット６５Ｕに備えた上金型（パンチ）６７Ｕと下部タレット６５Ｌに備えた下金型（ダイ）６７Ｌは、加工位置６９で上下に対向し軸心が一致する構成である。

上記構成のタレットにおいては、前記加工位置６９の反対側においては下部タレット６５Ｌの上部が開放されるので、上下のタレット６５Ｕ，６５Ｌに対するパンチ６７Ｕ、ダイ６７Ｌの着脱交換は前記反対側において行われている。なお、上下のタレット６５Ｕ，６５Ｌの軸心を中心として前記加工位置６９の反対側には、タレットパンチプレスにおける門型のフレームＦが立設してあるので、位相のずれた位置においてパンチ６７Ｕ、ダイ６７Ｌの着脱交換が行われている。したがって、着脱交換位置においては、上下のタレット６５Ｕ，６５Ｌに装着したパンチ６７Ｕ、ダイ６７Ｌの回転位置は等しいが、図４に示すように、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に互に位置ずれした状態にある。

対をなすパンチ６７Ｕと複数のダイ６７Ｌとを格納した金型ラック７１と前記上下のタレット６５Ｕ，６５Ｌとの間においてパンチ６７Ｕ、ダイ６７Ｌの着脱交換が行われるものである。前記金型ラック７１においてのパンチ６７Ｕ、ダイ６７Ｌは、パンチ６７Ｕと対をなす複数のダイ６７Ｌとを上下方向に直線状に配置して格納してある。すなわち、金型ラック７１に格納時のパンチ６７Ｕ、ダイ６７Ｌの配置関係と、着脱交換位置時のパンチ６７Ｕ、ダイ６７Ｌの配置関係とは異なるものである。

そこで、前記金型ラック７１と前記着脱交換位置との間にはバッファタレット７３が配置してある。上記バッファタレット７３は、小径の上部タレット７５Ｕと大径の下部タレット７５Ｌとを同軸心上に一体的に備えた構成である。そして、上下のタレット７５Ｕ，７５Ｌにおいて、対をなすパンチ６７Ｕ、ダイ６７Ｌを着脱交換自在に装着する金型装着部７７Ｕ，７７Ｌは、前記タレットにおける着脱交換位置におけるパンチ６７Ｕ、ダイ６７ＬのＸ，Ｙ軸方向の互の位置ずれに対応して予め位置ずれしてある。

したがって、前記上下のタレット６５Ｕ，６５Ｌと前記バッファタレット７３との間に配置した金型チェンジャー７９は、パンチ６７Ｕ、ダイ６７Ｌを同時に保持して旋回することにより、上下のタレット６５Ｕ，６５Ｌとバッファタレット７３との間において金型交換を容易に行い得るものである。

ところで、前記金型ラック７１においては、対をなすパンチ６７Ｕと複数のダイ６７Ｌは上下に直線状に配置してあり、前記バッファタレット７３においては、対をなすパンチ６７Ｕとダイ６７ＬはＸ，Ｙ軸方向に位置ずれした状態に配置してある。したがって、前記金型ラック７１とバッファタレット７３との間において金型交換を行う前記金型交換装置６１は、前記金型ラック７１におけるパンチ６７Ｕ、ダイ６７Ｌの配置とバッファタレット７３におけるパンチ６７Ｕ、ダイ６７Ｌの配置とに対応する必要がある。

次に、上記金型交換装置６１の構成について説明する。

金型交換装置６１は、レール８１に沿って、前記金型ラック７１に対応したラック対応位置と前記バッファタレット７３に対応したタレット対応位置との間をＹ軸方向に往復動自在なトラバーサ８３を備えている。上記トラバーサ８３には、パンチ６７Ｕを把持自在な金型把持部１３Ａ，１３Ｂ（図４においては模式図的に示してある）を備えた上部金型把持装置１Ｕが上下動自在に備えられている。また、前記トラバーサ８３には、ダイ６７Ｌを把持自在な金型把持部１３Ａ，１３Ｂを備えた下部金型把持装置１Ｌが上下動自在に備えられている。

上下の金型把持装置１Ｕ，１Ｌは、上下に対向してあって、それぞれ個別に上下駆動されるものである。なお、上下の金型把持装置１Ｕ，１Ｌを個別に上下駆動する構成は、例えば前記特許文献２に記載の構成においてパンチチェンジャアーム、ダイチェンジャアームを上下動する構成と同一の構成であってもよいものであり、既に知られた構成であるから、より詳細な説明は省略する。

ところで、前記金型ラック７１に対してパンチ６７Ｕ、ダイ６７Ｌの着脱交換を行うときには、上下の金型把持装置１Ｕ，１Ｌは、金型ラック７１に格納配置されているパンチ６７Ｕ、ダイ６７Ｌに対応して上下に重なるように整合する必要がある。そして、前記バッファタレット７３に対してパンチ６７Ｕ、ダイ６７Ｌの着脱交換を行うときには、バッファタレット７３上における金型装着部７７Ｕ，７７ＬのＹ軸方向の位置ずれに対応して、上下の金型把持装置１Ｕ，１Ｌの位置をＹ軸方向にずらす必要がある。

そこで、下部金型把持装置１Ｌは、上部金型把持装置１Ｕに対してＹ軸方向へ移動可能に構成してある。すなわち、再び図１を参照するに、下部金型把持装置１Ｌにおけるブラケット組立体２３は、ボルトなどのごとき固定具を介して、Ｘ軸方向へ移動可能なＸ軸スライド８５に一体的に取付けてある。そして、上記Ｘ軸スライド８５は、前記トラバーサ８３に上下動自在に備えられた上下スライド８７にＸ軸方向へ移動可能に支持されている。したがって、下部金型把持装置１Ｌに備えられた移動アーム３は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向へ移動自在なものである。なお、上部金型把持装置１Ｕも同様の構成である。

前記上部金型把持装置１Ｕに対して下部金型把持装置１ＬをＹ軸方向に移動するために、前記ブラケット組立体２３におけるガイド部材２７に移動自在に支持された前記スライドブロック２５には、前記ブラケット組立体２３に装着した流体圧シリンダなどのごとき往復動用アクチュエータ８９に往復動自在に備えたピストンロッドなどのごとき往復作動杆（図示省略）が連結してある。したがって、前記往復動用アクチュエータ８９を作動することにより、前記移動アーム３はガイド部材２７に沿ってＹ軸方向に移動される。よって、上部金型把持装置１Ｕに対して下部金型把持装置１Ｌの位置をＹ軸方向にずらすことができるものである。

なお、上下の金型把持装置１Ｕ，１Ｌにおいて、Ｙ軸方向へ移動して位置をずらすことは相対的なことであるから、下部金型把持装置１Ｌに代えて、上部金型把持装置１ＵをＹ軸方向に移動可能な構成とすることも可能である。

上記説明より既に理解されるように、金型ラック７１に対応したラック対応位置においては、上下の金型把持装置１Ｕ，１Ｌが上下に重なるように整合した状態において上下の金型ラック６７Ｕ，６７Ｌの着脱交換を行うことができる。そして、バッファタレット７３に対応したタレット対応位置においては、前記バッファタレット７３に備えられた上下の金型装着部７７Ｕ，７７ＬのＹ軸方向の位置ずれに対応して、上下の金型把持装置１Ｕ，１ＬをＹ軸方向に位置をずらすことができる。したがって、金型ラック７１とバッファタレット７３との間における上下の金型６７Ｕ，６７Ｌの着脱交換を容易に行い得るものである。

１金型把持装置
３移動アーム
９Ａ，９Ｂスライダ
１１Ａ，１１Ｂ把持部材
１３Ａ，１３Ｂ金型把持部
１７螺子杆（ねじ部材）
１９Ｒ右ねじ部
１９Ｌ左ねじ部
２１サーボモータ
２９動力伝達機構
３９Ａ，３９Ｂナットハウジング
４１Ａ，４１Ｂナット部材
４３Ａ，４３Ｂ弾性部材
４５金型
４７移動検知手段
４９ドグ
５１センサ

Claims

パンチプレスにおける金型を交換する金型交換装置の金型把持装置であって、回転自在に備えられた螺子杆に互いに接近離反自在に螺合した一対のナット部材を備え、当該各ナット部材に金型把持部を備えた把持部材をそれぞれ備え、前記把持部材の少なくとも１つを、当該把持部材を備えたナット部材に対して相対的に移動可能に備え、かつ当該把持部材の相対的な移動を検知する移動検知手段を備え、前記ナット部材と前記把持部材との間に弾性部材が介在してあり、前記把持部材による金型の把持力を調節するために、前記移動検知手段に備えたドグ又はセンサの位置を調節自在に備えていることを特徴とする金型交換装置の金型把持装置。
対をなす複数のパンチ、ダイを格納した金型ラックに対応したラック対応位置と、パンチを着脱交換自在な小径の上部タレットとダイを着脱交換自在な大径の下部タレットとを同軸に備えたバッファタレットに対応したタレット対応位置との間を往復動自在なトラバーサを備え、前記パンチを把持自在な上部金型把持装置を前記トラバーサに上下動自在に備え、前記ダイを把持自在な下部金型把持装置を、前記上部金型把持装置に上下に対向して前記トラバーサに上下動自在に備え、前記上部金型把持装置又は下部金型把持装置の少なくとも一方を、前記トラバーサの移動方向へ移動可能に備えていることを特徴とする金型交換装置。