ITMI962021A1 - Pressa avente un dispositivo perfezionato di cambiamento degli utensili - Google Patents

Description

Descrizione del brevetto per invenzione industriale avente per titolo:

"Pressa avente un dispositivo perfezionato di cambiamento degli utensili"

DESCRIZIONE

Campo dell’Invenzione

Sfondo dell’Invenzione

La presente invenzione riguarda presse del tipo a controllo numerico e, più particolarmente, quelle presse aventi una capacità di cambiamento degli utensili.

Presse di questo tipo hanno un punzone verticale che è spostato di moto alternativo per cooperare con una matrice sottostante per formare un foro in un pezzo di lavoro posizionato tra di essi, disposto orizzontalmente su un basamento del pezzo di lavoro. Un dispositivo di estrazione o spogliatore circonda solitamente il punzone e ritiene il pezzo di lavoro in giù contro la matrice o stampo quando il punzone è retratto al fine di impedire al pezzo di lavoro di essere sollevato dal punzone.

L'invenzione riguarda più particolarmente l'aspetto di cambiamento degli utensili della pressa a punzone, in cui il gruppo di utensili, che include il punzone, il dispositivo estrattore o spogliatore (quando impiegato) e la matrice o stampo, è rimosso automaticamente da rispettivi porta-utensili nella testa di lavoro e sostituito con un altro gruppo di utensili di dimensioni o sagoma diverse.

Presse a punzone a controllo numerico con dispositivi di cambiamento di utensili sono altamente preferite poiché esse sono macchine altamente efficienti e di elevata produttività estremamente accurate. Tuttavia, esse possono essere costose. Ad esempio, nella forma di realizzazione più versatile, il dispositivo di cambiamento degli utensili include un magazzino a ordini multipli associato con un braccio di robot di cambiamento degli utensili. L'apparecchiatura di cambiamento degli utensili in tale macchina, che include non solamente il dispositivo di cambiamento degli utensili ma anche i servo-meccanismi associati e la porzione del controllo numerico dedicata al cambiamento dell'utensile, può aggiungere una quantità del 25% al costo della pressa a punzone a controllo numerico basilare. Vi sono soluzioni relative al fornire dispositivi di cambiamento di utensili meno flessibili, meno complessi, meno costosi, e benché essi abbiano ridotto l'elemento costo, solitamente a spese della flessibilità, essi presentavano un insieme di problemi diverso.

Nella realizzazione più versatile, un dispositivo di cambiamento di utensili per una pressa può essere basato su una torretta utensili o magazzino che coopera con un braccio di robot a due posizioni. Quando è desiderato un cambiamento dell'utensile, la testa utensili della pressa viene portata ad una posizione di cambiamento dell'utensile, il braccio di robot, che aveva in precedenza selezionato l'utensile successivo, si avvicina alla testa di lavoro, sposta di moto graduato un porta-utensile vuoto in posizione per rimuovere l'insieme di utensili vecchio, arretra, ruota, quindi sposta di moto graduato il porta-utensili con il nuovo insieme di utensili in posizione per il loro trasferimento alla testa di lavoro, quindi arretra, dopodiché l'operazione risulta completa. Ciò è tipicamente attuato in 10 secondi o meno. La testa utensili procede quindi ad eseguire la sequenza successiva del ciclo impiegando il nuovo insieme di utensili, mentre il dispositivo di cambiamento degli utensili ritorna al magazzino per sostituire l'utensile rimosso nella sua posizione, e selezione l'utensile successivo in preparazione per il successivo ciclo di cambiamento degli utensili .

Macchine di questo tipo sono altamente flessibili poiché esse possono essere configurate per adattare un gran numero di utensili, e la maggiore parte del ciclo di cambiamento degli utensili è realizzata mediante il meccanismo di cambiamento degli utensili mentre la testa di lavoro esegue attivamente la produzione. Il cambiamento degli utensili è relativamente semplice poiché il braccio di posizionamento degli utensili ha un supporto vuoto pronto per ricevere l'insieme o gruppo vecchio di utensili e ha immediatamente l'insieme o gruppo nuovo di utensili disponibile per il posizionamento nella sua posizione. Questi meccanismi possono tuttavia risultare costosi poiché essi richiedono una molteplicità di insiemi o gruppi di servo- meccanismi per lo spostamento graduato o la registrazione del dispositivo di cambiamento degli utensili, lo spostamento graduato del magazzino e la rotazione del braccio di cambiamento degli utensili.

Un esempio di un dispositivo di cambiamento di utensili basato su una torretta può essere trovato nel Brevetto Statunitense No. 4 649 622 a nome Scott.

Tentativi sono stati fatti per ridurre il costo di una pressa a punzone a cambiamento di utensili a controllo numerico associando il meccanismo di cambiamento degli utensili con elementi della macchina che sono già servo-azionati, in modo da eliminare la necessità di servomeccanismi dedicati solamente all'operazione di cambiamento degli utensili.

A titolo di esempio, il Brevetto Statuniten&e No. 4 951 375 a nome Erienmaier illustra una pluralità di dispositivi porta- utensili montati sul binario posteriore di una tipica pressa a punzone. Il binario posteriore può essere spostato di moto graduato in due direzioni ortogonali, solitamente chiamate X e Y, per controllare il pezzo di lavoro che è ritenuto sul binario posteriore mediante due o più elementi di serraggio o morsetti del pezzo di lavoro. Quando si desidera eseguire un'operazione di cambiamento d'utensile, il binario posteriore è spostato di moto graduato per portare il portautensile selezionato alla testa di lavoro mediante spostamento graduato nella direzione X e Y. Ciò è realizzato come se un'istruzione fosse fornita all'unità di controllo numerica per punzonare un foro in corrispondenza della posizione del porta-utensile selezionato.

La difficoltà presentata da tale disposizione è che il pezzo di lavoro deve essere spostato di moto graduato o registrato, spesso per una distanza significativa, al fine di eseguire una operazione di cambiamento dell'utensile. Non solo il pezzo di lavoro deve essere spostato di moto graduato nella direzione X (per cui il pezzo di lavoro si muove lungo la lunghezza del basamento o letto), ma esso deve pure essere spostato di moto graduato nella direzione Y in modo tale che il pezzo di lavoro sia spostato attraverso la testa di lavoro per portare il binario posteriore alla testa di lavoro stessa. Se viene lavorato un pezzo di lavoro largo, allora esso si estenderà ben oltre la testa di lavoro, richiedendo un basamento esteso secondo l'asse Y al fine di consentire tale movimento.

Benché una pressa con dispositivo di cambiamento di utensili di questo tipo possa essere piuttosto efficace dal punto di vista economico, essa presenta ancora inconvenienti come soluzione per macchine concepite per trattare parti di grandi dimensioni. In tale costruzione, il pezzo di lavoro è supportato su una tavola di lavoro che si sposta nella direzione dell'asse Y. Generalmente, la tavola di lavoro è supportata su un sistema di guida dell'asse Y che supporta pure il sistema di guida dell'asse X che a sua volta porta morsetti per il pezzo di lavoro che afferrano il pezzo lungo un bordo parallelo all'asse X. Rapide velocità di accelerazione e decelerazione sono richieste per ottenere produttività o velocità di produzione come quelle attese da queste macchine. Queste rapide velocità di accelerazione e decelerazione producono forze di reazione che tendono a flettere il binario dell'asse X trasversale e la struttura di guida dell'asse Y. Queste forze aumentano quando aumenta la lunghezza del pezzo, e determinano elevate forze torcenti sul binario dell'asse X e sistema di guida dell'asse Y. Il sistema a binario X e di guida Y deve essere di costruzione robusta e rigida e, conseguentemente, essendo pesante e costoso da fabbricare.

Un tipo completamente diverso di pressa a dispositivo di cambiamento degli utensili è descritto e rivendicato nel Brevetto Statunitense No. 4 423 546 a nome Scott et al. In questa apparecchiatura, un magazzino di cambiamento degli utensili o torretta è previsto/a in corrispondenza di un'estremità di un insieme di guide che controllano il movimento della testa di lavoro, sulla estremità della macchina opposta al binario posteriore. Il magazzino richiede il suo proprio servo- azionamento e dispositivo posizionatore N/C (a controllo numerico) al fine di portare un utensile operativo in una posizione di cambiamento dell'utensile. Quando è desiderato un cambiamento dell'utensile, la testa di lavoro è spostata di moto graduato in allontanamento dal pezzo di lavoro, per portarlo alla estremità libera della macchina ove risiede la torretta. La torretta è fissata permanentemente in posizione in corrispondenza della estremità del meccanismo della testa, per cui rotazione della torretta porta una posizione selezionata entro il magazzino alla posizione di cambiamento dell'utensile. La testa si sposta di moto graduato sino alla fine del suo movimento, dopodiché il porta-punzone e il porta-stampo o portamatrice sono spostati di moto graduato o registrati in aperture nella torretta. In una prima metà del ciclo, essi depositano l'insieme o gruppo di utensili attualmente supportato in un supporto vuoto, quindi arretrano dopodiché la torretta si sposta di moto graduato ad una nuova posizione contenente il gruppo utensili selezionato, la testa è nuovamente invertita per spostarla di moto graduato alla posizione di cambiamento dell'utensile, per prelevare il nuovo gruppo di utensili, dopodiché la testa è nuovamente invertita e portata nuovamente alla successiva posizione di punzonamento.

Una pressa a punzone con dispositivo cambia-utensili di questa struttura presenta vantaggi costruttivi. Poiché il pezzo di lavoro è stazionario sull'asse Y, la lunghezza del telaio della pressa è approssimativamente metà di quella richiesta quando il pezzo di lavoro è spostato nella direzione dell'asse Y. Il binario posteriore dell'asse X non si sposta lungo l'asse Y. Esso può essere imbullonato rigidamente alla testa del telaio della pressa e essere inoltre supportato da elementi imbullonati direttamente al pavimento. Questa costruzione produce una macchina robusta e rigida ben adatta per trattare lunghi pezzi di lavoro e piastre pesanti. Tuttavia, essa è afflitta dal costo dei servosistemi dedicati alla funzione di cambiamento degli utensili.

Sommario dell’invenzione

In vista di quanto precede, il compito generale della presente invenzione è quello di fornire una pressa, o pressa a punzone, controllata da calcolatore che mantenga i vantaggi strutturali basilari delineati ma riduca i costi di costruzione eliminando servo-sistemi dedicati alla funzione di cambiamento degli utensili.

Nell'ambito di tale compito, uno scopo della presente invenzione è quello di associare un meccanismo di cambiamento degli utensili con una pressa controllata numericamente in maniera tale che nessun addizionale servo-meccanismo sia richiesto per spostare di moto graduato o registrare il dispositivo di cambiamento degli utensili, minimizzando al tempo stesso la necessità di spostare il pezzo di lavoro durante l'operazione di cambiamento degli utensili.

Considerando il fatto che la pressa basilare è una macchina rigida particolarmente configurata per operare con elevata precisione, un ulteriore scopo dell'invenzione è quello di fornire una capacità di cambiamento di utensili per una simile macchina, senza la necessità di aggiungere servo-meccanismi, e senza dover pagare la penalità di perdita di precisione che sarebbe associata a ri-posizionamento non necessario del pezzo di lavoro.

Più particolarmente, un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di realizzare una operazione automatica di cambiamento di utensili senza la necessità di avere uno spostamento graduato in direzioni multiple del pezzo di lavoro.

Così, particolarmente in macchine per impieghi pesanti che sono atte a punzonare lamiera metallica di dimensioni significative in cui il binario è piuttosto lungo e i morsetti del pezzo di lavoro possono essere ben separati, movimento del pezzo di lavoro è limitato a movimento lungo un singolo asse supportato in modo ottimale dal binario posteriore, e essendo evitati movimenti verso il o in allontanamento dal binario posteriore. Sono questi movimenti, particolarmente nel trasportare grandi pesanti piastre, che possono in realtà provocare significativa inflessione o svergolamento del binario posteriore durante rapido movimento verso l'interno e verso l'esterno. L'evitare la necessità di un simile movimento non solo riduce sollecitazioni sui componenti della macchina ma fa pure aumentare la precisione complessiva poiché è evitata la tendenza allo spostamento del pezzo di lavoro o a altro disallineamento di componenti durante la manipolazione di una piastra pesante.

Una caratteristica dell'invenzione è costituita dal fatto che un convenzionale sistema di binario posteriore unidirezionale con morsetti per il pezzo di lavoro è impiegato per spostare di moto graduato il pezzo di lavoro o lamiera lungo una singola coordinata lineare nella direzione X, una molteplicità di cartucce utensili con gruppi di utensili sono montate sulla tavola dell'asse X che porta pure i morsetti del pezzo di lavoro, una testa di lavoro registrabile o spostabile di moto graduato ha un controllo di posizione per il movimento lungo un asse Y, e quei medesimi dispositivi di controllo degli assi X e Y sono impiegati per spostare di moto graduato la tavola posteriore per allineare un gruppo di utensili con la testa di lavoro registrabile, dopodiché la testa di lavoro è spostata attraverso il pezzo di lavoro al binario posteriore, al fine di eseguire una operazione di cambiamento dell'utensile.

Questi e ulteriori scopo, vantaggi e caratteristiche dell'invenzione risulteranno più evidenti dalla seguente descrizione dettagliata quando considerata in unione con i disegni acclusi. Breve Descrizione dei Disegni

La FIG. 1 è una vista prospettica illustrante la pressa, o pressa a punzone, con dispos-itivo di cambiamento di utensili costruito secondo la presente invenzione;

La FIG. 2 è una vista prospettica illustrante il porta-utensili con un gruppo di utensili per l'impiego nella pressa di FIG. 1;

La FIG. 3 è una vista in alzato laterale, parzialmente in spaccato, illustrante la relazione tra la testa di lavoro, il binario posteriore ed il porta-utensili della pressa di FIG. 1; e

le FIG. 4A-4C sono viste in pianta semplificate illustranti lo spostamento graduato della pressa di FIG. 1 per una operazione di cambiamento degli utensili.

Benché l'invenzione sia suscettibile di varie modifiche e costruzioni alternative, nei disegni sono state mostrate alcune forme di realizzazione illustrative di essa, e saranno descritte dettagliatamente in seguito. Si deve tuttavia comprendere che non si intende limitare l'invenzione alle specifiche forme di realizzazione descritte, ma, viceversa, l'intento essendo quello di coprire tutte le modifiche, costruzioni alternative ed equivalenti rientranti entro lo spirito e ambito protettivo dell'invenzione come definita dalle rivendicazioni accluse.

Descrizione Dettagliata della Forma di Realizzazione Preferita Per fini illustrativi, l'invenzione è rappresentata in FIG. 1 incorporata in una pressa 10, o pressa a punzone, avente un dispositivo di controllo numerico 15 configurato per azionare una testa di lavoro 20 per formare un pezzo di lavoro 16, ad esempio mediante punzonatura di una configurazione di fori nel pezzo di lavoro sotto il controllo del dispositivo di controllo numerico 15. A tal fine, e come sarà descritto più dettagliatamente in seguito, il dispositivo di controllo numerico 15 è collegato a particolari servo-azionamenti sulla pressa 10. Nell'attuare l'invenzione, i servo-azionamenti sono quelli che sono normalmente impiegati per controllare spostamento graduato o di registrazione X-Y della testa di lavoro 20 e del pezzo di lavoro 16, ed essendo impiegati secondo l'invenzione per eseguire pure una operazione di cambiamento degli utensili.

Facendo riferimento più dettagliato alla pressa 10, si noterà che la macchina include un supporto principale o base 30 che in questo caso porta un ponte superiore 31 supportato su colonne 32, 33 estendentisi tra la base 30 ed il ponte 31. Gli elementi di telaio definiscono una apertura di grandi dimensioni e generalmente rettangolare, o gola, entro la quale è posizionata una porzione del pezzo di lavoro 16, e entro la quale ha luogo l'operazione di punzonatura. Tavole 35, 36 sono disposte su lati opposti del telaio per supportare il pezzo di lavoro, entro l'apertura o gola essendo prevista una struttura a tavola addizionale (vedere la FIG.

3). Il pezzo di lavoro è atto ad essere spostato lateralmente (cioè perpendicolarmente al ponte) sulle tavole lungo un asse X mediante morsetti 40, 41 che afferrano il margine posteriore del pezzo di lavoro 16.

Al fini di irrigidire la macchina, il binario posteriore 45 è costituito da un elemento d'acciaio strutturale supportato rigidamente da una pluralità di gambe (di cui ne sono mostrate solamente due) e saldamente imbullonato al pavimento. Una tavola 45a del binario posteriore è montata per spostarsi trasversalmente lungo il binario posteriore. La FIG. 1 mostra solo schematicamente tale disposizione, ma risulterà evidente agli esperti del ramo che una struttura di guide e di supporto appropriata è utilizzata per consentire ad un servo-motore 46 azionante una madrevite (non rappresentata) di posizionare la tavola 45a del binario posteriore in qualsiasi posizione desiderata, con buona precisione, lungo il binario posteriore, nel modo determinato tramite il dispositivo di controllo numerico 15. La tavola 45a del binario posteriore è illustrata come una tavola con una superficie di supporto al di sotto del gruppo di utensili, ma risulterà evidente che la superficie di supporto non è essenziale per l'attuazione pratica dell'invenzione.

La tavola 45a del binario posteriore è chiamata tavola principalmente per distinguerla dal binario posteriore 45 stesso; talvolta nel presente contesto la disposizione generale sarà generalmente indicata come binario posteriore 45. In breve, il complesso del binario posteriore supporta un gruppo lineare di elementi (morsetti del pezzo di lavoro e porta-utensili) per la traslazione mediante mezzi come ad esempio un servo-motore sotto il controllo del dispositivo di controllo a programma N/C 15. Quando i morsetti 40, 41 sono impegnati con il pezzo di lavoro com'è rappresentato in FIG. 1, il controllo N/C -opera così attraverso la disposizione del binario posteriore descritta al fine di controllare accuratamente il posizionamento del pezzo di lavoro lungo l'asse X.

Per controllare la coordinata Y di una operazione di punzonatura, servo-motori 55, 56 (vedere la FIG. 3) azionano una coppia di madreviti 57, 58 che spostano gli elementi della testa di lavoro includenti il porta-punzone 52 e il porta-stampo 53 in relazione in tandem o seriale avanti e indietro lungo l'asse Y. I servomotori 55, 56 sono talvolta sostituiti da un singolo servo-motore 55a (come è generalmente illustrato in FIG. 1) che aziona entrambe le madreviti 57, 58 mediante un azionamento a cinghia di precisione.

Com'è meglio rappresentato in FIG. 3, il ponte 31 porta un attuatore idraulico 50 che aziona uno slittone mobile di moto alternativo verticale 51 la cui estremità inferiore porta un punzone che coopera con una matrice o stampo supportato al di sotto del pezzo di lavoro 16. Gli elementi che in tal modo portano e azionano il punzone sono talvolta qui chiamati la testa di lavoro e includono un carrello 48 dello slittone-/punzone ed un carrello 49 dello stampo o della matrice montati per compiere traslazione sincronizzata. Relativamente alla operazione di cambiamento dell'utensile, il carrello del punzone e la testa di lavoro includono un meccanismo di presa indicato generalmente da 52 che serra il punzone e che è fissato allo slittone 51, ed un supporto del dispositivo di estrazione o spogliatore pure associato con lo slittone. Un porta-stampo 53 è portato sul carrello 49 dello stampo o della matrice.

Riassumendo, al fine di punzonare un foro nel pezzo di lavoro 16 in corrispondenza di una particolare coordinata, il dispositivo di controllo numerico 15 fornisce in uscita segnali ai servo- motori 46 per la coordinata X e 55, 56 per la coordinata Y. Il servo-motore 46 sposta la tavola posteriore 45a per stabilire la coordinata X ed il servo-motori 55, 56 spostano la testa di lavoro per impostare o fissare la coordinata Y. Lo slittone 50 è quindi azionato per punzonare il pezzo di lavoro, e quindi esso fa arretrare il punzone e solleva il dispositivo estrattore o spogliatore in preparazione per lo spostamento graduato alla posizione successiva.

Per fini di scala, si deve comprendere che una tipica macchina utilizza uno slittone che genera 40 tonnellate di pressione di punzonamento o punzonatura, e un pezzo di lavoro 16 potendo avere una lunghezza dell'ordine di 10 piedi (lungo l'asse X), una larghezza di 4 o più piedi (lungo l'asse Y), e tipicamente uno spessore dell'ordine di 1/4" (6,36 mm) (sino a un massimo di 3/4" o 19 mm circa). Non è insolito che il peso di lavoro abbia a pesare 1.000 o più libbre (453 kg e oltre). Un simile pezzo di lavoro può essere completamente lavorato in un periodo di tempo dell'ordine di da 1 a 2 minuti mediante una pressa a punzone operante in un modo a ciclo automatico .

L'invenzione è parzialmente basata sul desiderio di evitare di imporre indebite sollecitazioni sul binario trasversale X e sistema di guida Y.

Gli azionamenti 55, 56 hanno tipicamente un carico sostanzialmente costante, poiché essi spostano solamente la testa di lavoro. Il servoazionamento orizzontale 46 ha un carico che dipende dal peso del pezzo di lavoro che, come si noterà da FIG. 3, è supportato su sfere a rulli sulla tavola. Nonostante il supporto a sfererulli, le forze ed i momenti imposti sul binario posteriore dal pezzo di lavoro possono essere significativi. Questi sono minimizzati, secondo la presente invenzione, facendo sì che il binario posteriore abbia a spostarsi solamente nella direzione orizzontale lungo l'asse X, e per attuare cambiamento dell'utensile traendo pieno vantaggio dal movimento lungo l'asse Y della testa di lavoro. Risulterà pure a questo punto evidente agli esperti del ramo che la macchina mantiene la sua elevata capacità di precisione, anche nel funzionare su pezzi di lavoro pesanti o di grandi dimensioni. In altre parole, il fatto che il pezzo di lavoro sia spostato di moto graduato solamente in una direzione evita l'imposizione di elevati carichi di coppia sul binario posteriore e realizza piuttosto posizionamento Y spostando la testa di lavoro mantenendo al tempo stesso il pezzo di lavoro in una posizione Y costante. L'evitare carichi di coppia sul sistema di posizionamento, ed il vincolare il movimento del pezzo di lavoro solamente ad un'unica direzione consente di manipolare pezzi di lavoro di grandi dimensioni o pesanti senza introdurre errori di posizionamento che invariabilmente deriverebbero dalla reazione della macchina a forti carichi o caricamenti di coppia. Il prevedere un meccanismo di cambiamento degli utensili operante secondo l'invenzione non comporta quelle caratteristiche strutturali della macchina, poiché il cambiamento degli utensili è pure realizzato senza superfluo movimento del pezzo di lavoro, o senza alcun movimento di nessun tipo del pezzo di lavoro nella direzione Y.

Secondo la presente invenzione, il binario posteriore 45, nonostante il fatto che esso consenta traslazione solamente nella direzione X, è configurato come un porta-utensili per un dispositivo di cambiamento di utensili automatico. Nella forma di realizzazione illustrata, ciò è realizzato prevedendo una pluralità di stazioni 60 lungo la tavola 45a del binario posteriore che serve per accogliere una pluralità di cartucce utensili, ciascuna cartuccia ritenendo o contenendo un gruppo di utensili. Per attuare un cambiamento d'utensile, il servo-meccanismo dell'asse X è azionato per portare una cartuccia utensili selezionata ad una posizione di cambiamento di utensili in allineamento con la testa di lavoro, e il servo-meccanismo dell'asse Y è attivato per portare la testa utensili presso il pezzo di lavoro al binario al fine di cambiare gli utensili. Normalmente, un'operazione di cambiamento di utensili comporterà un processo in due fasi, in cui un gruppo di utensili operativo è dapprima trasferito ad una cartuccia vuota, la testa di lavoro è retratta, il binario posteriore è ulteriormente spostato di moto graduato o registrato per portare una cartuccia selezionata in posizione, quindi la testa di lavoro è nuovamente fatta avanzare versi il binario posteriore per afferrare e retrarre il gruppo di utensili appena selezionato.

Benché una operazione in due fasi di questo tipo sia meno efficiente di quella che sarebbe attuata mediante un dispositivo di cambiamento di utensili del tipo a robot come descritto nel summenzionato Brevetto a nome Scott et al, la capacità di fornire possibilità di cambiamento di utensili di una qualsiasi forma senza addizionali servo-meccanismi dedicati al dispositivo di cambiamento degli utensili, rappresenta un sostanziale vantaggio relativo al costo di fabbricazione in una macchina di questo tipo.

- Facendo riferimento alla FIG. 2, in essa è rappresentata una cartuccia utensili 64 con un completo gruppo 65 di utensili installato in essa. Come è ben noto, il gruppo o insieme di utensili include un punzone superiore 65P, e un dispositivo spogliatore o estrattore intermedio 65S nonché uno stampo inferiore 65D. Questi elementi sono mantenuti in un orientamento impilato nella cartuccia 64 mediante diti elastici 66. Gli esperti del ramo comprenderanno pure che alcuni gruppi di utensili non impiegano alcun dispositivo estrattore o spogliatore e sono semplicemente costituiti da un punzone 65P e da uno stampo o matrice 65D. Quando il termine "gruppo o insieme di utensili" è impiegato nel contesto, esso vuol includere entrambe le forme, ossia o il gruppo di tre utensili, o il gruppo di due utensili.

Una descrizione più completa di un portautensili come quello qui impiegato può essere trovata nel summenzionato Brevetto a nome Scott et al a cui il lettore viene rimandato. In breve, tuttavia, la cartuccia comprende un corpo tipo blocco verticale avente tre coppie verticalmente distanziate di diti elastici lateralmente distanziati 66 per impegnare o afferrare in modo rilasciabile e ritenere gli utensili 65 del gruppo di utensili. La testa 20 è fatta avanzare per impegnare gli utensili 65 di un gruppo utensili selezionato, spostando la testa 20 lungo un percorso laterale definito dal ponte 31. Dopo che i dispositivi di bloccaggio associati con la testa 20 sono stati azionati per bloccare gli utensili nella testa, la testa è retratta dal binario posteriore 45. Incidentalmente a ciò, i diti elastici rilasciano automaticamente gli utensili per lasciare gli utensili nella testa 20, consentendo al tempo stesso alla testa di arretrare, e alla cartuccia 64 di rimanere sul binario posteriore. Dopo che il gruppo di utensili selezionato ha completato il suo lavoro, la testa 20 è nuovamente fatta avanzare verso il binario posteriore 45 ed impegna la cartuccia vuota 64 per far sì che i diti elastici abbiano a impegnarsi automaticamente a scatto sugli e ad afferrare gli utensili. Quando i dispositivi di bloccaggio della testa 20 sono stati rilasciati, la testa è retratta ed il gruppo di utensili viene tirato fuori dalla testa mediante i diti 66. In questo modo, un gruppo di utensili può essere riportato alla posizione registrata lungo il binario posteriore 45.

Svariate cartucce 64 contenenti punzoni 65P, estrattori 66S e stampi 66D di dimensioni e sagome diverse sono contenute nell'equivalente di una rastrelliera di immagazzinamento di utensili che è disposta lungo il binario posteriore 45. Il punzone 65P e l'estrattore 66S di un gruppo di utensili sono portati nel carrello 48 del punzone della testa 20, mentre lo stampo o matrice 22D è portato/a nel carrello 49 dello stampo/matrice della testa 20. La sagoma del punzone 65P e il foro di ricezione dello stampo 65D definiscono la sagoma e le dimensioni del taglio fornito da un dato gruppo di utensili 65. Il taglio eseguito dal gruppo 65 di utensili illustrato in FIG. 2 punzona un foro quadrato. Nell'uso, lo stampo 65D sarà portato in impegno con il fondo del pezzo di lavoro che è supportato dallo stampo o matrice sul suo lato inferiore. Il punzone è azionato o spostato idraulicamente verso il basso, penetrando attraverso il pezzo di lavoro e nel foro di ricezione della matrice 65D. A tale proposito, si comprenderà che l'orientamento e l'allineamento delle porzioni superiore e inferiore della testa mantengono una tolleranza assai stretta per il il punzone 65P si allinea in modo preciso con il foro di ricezione dello stampo o matrice 65D. L'impegno dello stampo 65D con il lato inferiore del pezzo di lavoro 16 minimizza la "corruzione" (come ad esempio la bavatura) dei bordi nel taglio formato mediante il punzone 65P.

Una volta che il punzone 65P sia stato spostato attraverso il pezzo di lavoro, il punzone 65P viene retratto. L'estrattore 65S facilita questa fase mediante impegno della superficie superiore del pezzo di lavoro, in modo tale che il pezzo di lavoro non è sollevato via dalla tavola o deformato in seguito a arretramento del punzone 65P. Com'è illustrato in FIG. 2, l'estrattore 65S ha una apertura centrale che riceve lascamente il punzone 65P. Perciò, il punzone 65P è spostato verticalmente rispetto all'estrattore 66S, e l'estrattore 66S non ostacola il movimento del punzone 65P.

Si noterà, con riferimento a FIG. 1, che la tavola del binario posteriore contiene una pluralità di posizioni di montaggio. Le posizioni terminali nella illustrazione di FIG. 1 sono occupate da morsetti 40, 41 del pezzo di lavoro, e tutta la posizione intermedia essendo occupata dai porta-utensili 60. La tavola del binario posteriore è configurata, tuttavia, in modo tale da impiegare montaggio universale, per cui una qualsiasi posizione può montare o un morsetto per il pezzo di lavoro o un porta- utensile.

Secondo la presente invenzione, l'apparecchiatura di cambiamento degli utensili è atta ad allineare automaticamente una cartuccia selezionata 64 con il percorso laterale della testa 20, fare avanzare la testa 20 nella cartuccia 64 in modo tale che gli utensili 65 possono essere bloccati nella testa 20, e quindi retrarre la testa 20, lasciando la cartuccia vuota 64 sul binario posteriore 45 in modo tale che gli utensili possono essere usati per punzonare il pezzo di lavoro 16. Dopo che l'operazione di punzonatura è stata completata, l'apparecchiatura riallinea la cartuccia vuota 64 con il percorso laterale della testa 20 e fa avanzare la testa per impegnare la cartuccia vuota. In un modo descritto precedentemente, ciò consente alla testa 20 di riportare gli utensili indietro alla cartuccia, e appronta la testa per prelevare un altro -gruppo di utensili. Successivamente, l'apparecchiatura può prelevare un altro gruppo di utensili dalla rastrelliera di immagazzinamento 20 per eseguire ulteriore lavoro sul pezzo di lavoro. Il movimento del pezzo di lavoro richiesto per realizzare un cambiamento di un utensile è limitato al movimento lungo un asse singolo, e lo spostamento graduato in avanti e all'indietro associato con l'impegno dell'utensile e l'estrazione dell'utensile non richiede spostamento graduato in avanti e all'indietro dell'intero pezzo di lavoro.

E' ora fatto riferimento alle FIG. da 4A a 4C che illustrano viste in pianta per illustrare l'operazione di cambiamento degli utensili secondo la presente invenzione. In FIG. 4A, la pressa ed il pezzo di lavoro sono illustrati in una prima posizione in cui il pezzo di lavoro 16 è disposto verso il lato destro della tavola di lavoro. Il punzone è posizionato per operare lungo il lato sinistro del pezzo di lavoro in posizioni determinate dallo spostamento graduato dei servo-meccanismi dell'asse X e dell'asse Y. Per illustrare un ipotetico cambiamento di utensili, si supponga che l'utensile 20, posizionato in modo registrabile nella terza posizione rappresentata da destra, sia selezionato per operare sul pezzo di lavoro 16, Una tipica operazione di cambiamento dell'utensile sarà costituita da due cicli sostanzialmente simili, uno per depositare il gruppo di utensili esistente in un porta-utensili vuoto, e un secondo per ritirare un nuovo gruppo di utensili da un porta-utensili associato. Il presente esempio descriverà solamente la seconda fase, dovendosi tener presente che la prima fase è sostanzialmente la medesima. Cosi, supponendo che la testa di lavoro abbia già depositato il gruppo di utensili esistente in una posizione associata nella rastrelliera, com'è illustrato in FIG. 4B, il binario posteriore 45 è spostato di moto graduato lineare per allineare l'utensile 80 appena selezionato con il percorso laterale della testa 20. Com'è stato precedentemente descritto, il pezzo di lavoro 16 è trasportato assieme alla rastrelliera di immagazzinamento degli utensili grazie agli elementi di presa 41. Nella posizione rappresentata in FIG. 4B, l'utensile 80 selezionato è allineato con il percorso della testa, e la testa sarà stata spostata in impegno con l'utensile 80.

- Successivamente, e come è illustrato in FIG. 4C, la testa 20 viene retratta dalla rastrelliera di immagazzinamento degli utensili, portando l'utensile 80 e lasciando una cartuccia vuota 64. La testa è quindi retratta ad una posizione laterale allineata con il punto laterale sul pezzo di lavoro che deve essere lavorato (cioè posizione di lavoro). In modo similare, la tavola 45a del binario posteriore sposta di moto graduato il pezzo di lavoro 16 alla appropriata coordinata X, e la punzonatura inizia. Quando si desidera selezionare un nuovo utensile per operare, la tavola 45a del binario posteriore sarà nuovamente spostata di moto graduato nella posizione rappresentata in FIG. 4B per allineare la cartuccia vuota in corrispondenza della posizione per l'utensile 80 con il percorso laterale della testa. Successivamente, la testa sarà portata nuovamente in impegno con la cartuccia per depositare l'utensile 80 nuovamente sulla rastrelliera di immagazzinamento. La testa 20 sarà quindi retratta di una distanza sufficiente a consentire movimento longitudinale del binario posteriore per allineare in modo registrabile la testa con l'utensile successivo selezionato per operare .

Si comprenderà a questo punto che ciò che è stato fornito è una capacità di cambiamento di utensili automatico economica per una pressa controllata numericamente. La pressa è del tipo avente un binario posteriore che sposta di moto graduato il pezzo di lavoro lungo un asse X ed una testa di lavoro che sposta di moto graduato il punzone lungo un asse Y. Una pluralità di utensili sono adattato al binario posteriore assieme ai morsetti o elementi di serraggio del pezzo di lavoro. Quando si desidera eseguire una operazione di cambiamento di utensili, il binario posteriore viene spostato di moto graduato ad una coordinata-X di cambiamento dell'utensile e la testa di lavoro viene spostata di moto graduato attraverso il pezzo di lavoro e al binario posteriore. Un gruppo di utensili che si trova in posizione nella testa di lavoro può essere depositato in un porta-utensili vuoto, la testa utensili spostata di moto graduato leggermente in allontanamento dal binario posteriore, la posizione X essendo registrata per portare un utensile selezionato in una posizione di cambiamento dell'utensile, la testa di lavoro essendo nuovamente spostata di moto graduato o registrata nel binario posteriore per impegnare il grupρο di utensili selezionato, e quindi gli azionamenti X e Y essendo attivati per posizionare la testa di lavoro in corrispondenza della coordinata desiderata del pezzo di lavoro per iniziare un'ulteriore porzione dell'operazione di punzonatura.

Il cambiamento dell'utensile è realizzato senza complicare eccessivamente la macchina, ed un programma di controllo numerico controlla l'operazione di cambiamento dell'utensile nel medesimo modo di una operazione di posizionamento X, Y per una operazione di punzonatura. Poiché la macchina è configurata per lo spostamento graduato X e Y in un modo che consente spostamento graduato o registrazione altamente precisi, in altre parole che evita errori di posizionamento derivanti da movimento non necessario del pezzo di lavoro lungo un secondo asse, il cambiamento degli utensili è pure realizzato senza compromettere la precisione di lavorazione. Il concetto basilare della macchina, ossia lo spostamento graduato o la registrazione su solamente un unico asse, in modo tale che la macchina non abbia a tentare di imporre caricamenti di coppia su pezzi di lavoro pesanti o di di grandi dimensioni, è realizzato nella operazione di cambiamento degli utensili, poiché è in tal caso richiesto solamente semplice spostamento graduato lineare lungo l'asse X. Poiché un movimento di registrazione o spostamento graduato addizionale è richiesto esclusivamente nella operazione di cambiamento dell'utensile (cioè quello spostamento del pezzo di lavoro necessario per spostare il binario degli utensili da una posizione del portautensili in cui un gruppo di utensili vecchio è depositato ad una posizione del porta-utensili che contiene il gruppi di utensili nuovo), la quantità di movimento può essere minimizzata durante il posizionamento "intelligente" degli utensili l'uno rispetto all'altro e alla posizione del pezzo di lavoro che essi devono lavorare. Così, riassumendo, ciò che è stato realizzato è una pressa a punzone atta a lavorare piastra spessa, materiale pesante e pezzi di grandi dimensioni, in grado di punzonare accuratamente tali pezzi grazie al suo modo di trattamento del pezzo di lavoro, e consentente la possibilità di cambiamento automatico degli utensili in una simile macchina, in un modo che non compromette nè la precisione nè la capacità o-produttività della macchina.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per il funzionamento di una pressa a controllo numerico (N/C) per produrre una configurazione programmata di aperture punzonate in un pezzo di lavoro impiegando una pluralità di gruppi di utensili suscettibili di essere montati selettivamente in una testa di lavoro, e comprendente le fasi di: impegnare il pezzo di lavoro in morsetti per il pezzo di lavoro fissati ad una tavola posteriore atta a compiere spostamento graduato lungo un asse X; fornire una pluralità di gruppi di utensili per la selezione da parte della testa di lavoro, montare il gruppo di utensili in portautensili lungo il binario posteriore per la traslazione lungo l'asse X solamente unitamente alla traslazione del pezzo di lavoro; posizionare, per ciascuna apertura punzonata, il pezzo di lavoro solamente lungo l'asse X e la testa di lavoro solamente lungo l'asse Y per il posizionamento X, Y di un gruppo di utensili selezionato rispetto al pezzo di lavoro; - posizionare, quando diviene necessario selezionare un utensile nuovo, il binario posteriore lungo l'asse X per portare un porta- utensile selezionato ad una posizione di cambiamento dell'utensile e spostare di moto graduato la testa utensili solamente lungo l'asse X alla posizione di cambiamento dell'utensile, trasferire un gruppo di utensili, quindi arretrare dalla posizione di cambiamento dell'utensile in modo tale che il gruppo di utensili sia trasferito direttamente dal porta-utensili alla testa di lavoro senza richiedere alcun movimento nella direzione Y del pezzo di lavoro.
2. 2. Procedimento per il funzionamento di una pressa a controllo numerico per produrre una configurazione programmata di aperture punzonate in un pezzo di lavoro impiegando una pluralità di gruppi di utensili montabili selettivamente in una testa di lavoro, la testa di lavoro avendo un servo-azionamento dell'asse Y per lo spostamento graduato di essa, ed un binario posteriore con morsetti di fissaggio del pezzo di lavoro e un servo- azionamento dell'asse X per spostare di moto graduato il pezzo di lavoro, il procedimento comprendendo le fasi di: - impegnare il pezzo di lavoro nei morsetti di fissaggio del pezzo di lavoro fissati alla tavola posteriore per lo spostamento graduato lungo il binario posteriore; fornire una pluralità di gruppi di utensili per la selezione da parte della testa di lavoro, montare i gruppi di utensili in portautensili lungo il binario posteriore per la traslazione solamente lungo l'asse X unitamente alla traslazione del pezzo di lavoro; eseguire, per ciascuna apertura punzonata, un controllo N/C del servo-azionamento dell'asse X per spostare il pezzo di lavoro e il servoazionamento dell'asse Y per spostare la testa di lavoro per selezionare posizioni X, Y sul pezzo di lavoro; e eseguire, per ciascuna operazione di cambiamento d'utensile, un controllo N/C dell'asse X per posizionare un utensile e dell'asse Y per spostare di moto graduato la testa di lavoro per entrare in e uscire da una posizione di cambiamento dell'utensile in corrispondenza del binario posteriore rispetto ad un porta- utensile selezionato per un cambiamento dell'utensile.
3. 3. Pressa controllata numericamente comprendente in combinazione: un basamento atto a supportare un pezzo di lavoro; un binario posteriore lungo la parte posteriore del basamento e avente una tavola posteriore portante morsetti per il pezzo di lavoro atti a serrare il pezzo di lavoro; un primo servo-azionamento ad asse singolo per il binario posteriore per traslare la tavola posteriore con i morsetti di serraggio del pezzo di lavoro per posizionare il pezzo di lavoro lungo l'asse X; una testa di lavoro includente un portapunzone e un porta- matrice per accettare un gruppo di utensili, un secondo servo- azionamento ad asse singolo per posizionare la testa di lavoro lungo un asse Y per cui il primo e secondo servo-azionamenti si combinano per il posizionamento X, Y del gruppo di utensili rispetto al pezzo di lavoro; una pluralità di cartucce utensili portate dalla tavola posteriore per la traslazione con essa lungo l'asse X, le cartucce utensili contenendo in modo rilasciabile gruppi di utensili per il trasferimento alla testa di lavoro; e - il dispositivo di controllo numerico includendo mezzi per traslare la tavola posteriore lungo il binario posteriore per spostare di moto graduato la cartuccia di un gruppo di utensili selezionato lungo l'asse X ad una posizione di cambiamento degli utensili, e per spostare di moto graduato la testa utensili lungo l'asse Y alla posizione di cambiamento degli utensili per trasferire il gruppo di utensili selezionato tra la testa di lavoro e il porta-utensili selezionato.
4. 4. Pressa secondo la rivendicazione 3 in cui almeno alcune delle cartucce utensili portano gruppi di utensili che includono un punzone previsto per essere ricevuto nel porta-punzone e una matrice prevista per essere ricevuta nel porta-matrice .
5. 5. Pressa secondo la rivendicazione 3 in cui almeno alcuni dei gruppi di utensili includono un estrattore associato con il punzone, le cartucce utensili includendo pure supporti rilasciabili per gli estrattori, e la testa utensili includendo un porta-estrattore associato con il porta-punzone .
6. 6. Pressa secondo la rivendicazione 3 in cui -la tavola posteriore ha una pluralità di posizioni di montaggio, per ricevere i morsetti del pezzo di lavoro e le cartucce utensili, le posizioni di montaggio essendo universali per consentire inter-scambio dei morsetti dei pezzi di lavoro e delle cartucce utensili lungo la tavola posteriore.