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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum schnellen Wechseln
von Werkzeugen in Pressen, wie zum Beispiel Schmiedepressen, Stanzpressen
oder Tiefziehpressen. Die Vorrichtung soll dabei über eine
zentrale Betätigungsstelle
eine kurze Werkzeugwechselzeit gewährleisten.
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Stand der Technik
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In
vielen umformtechnischen Unternehmen ist die gegenwärtige Situation
durch ein sich schnell ausweitendes Produktionsprogramm bei verminderter
Stückzahl
und somit steigender Kapitalbindung bei den Werkzeugen gekennzeichnet.
Im Allgemeinen stehen abnehmende Losgrößen einem hohen und somit werkzeugintensiven
Fertigungsniveau gegenüber.
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Um
die Wettbewerbsfähigkeit
des Unternehmens gegenüber
Mitbewerbern und konkurrierenden Verfahren zu erhöhen, ist
es notwendig die Produktivität
zu steigern und die Wirtschaftlichkeit zu verbessern. Die durch
den Werkzeugwechsel in der laufenden Produktion hervorgerufenen
Maschinenstillstandzeiten sind im Wesentlichen von der Anzahl der Umformstufen
und vom Umrüstaufwand
der gesamten Fertigungsgruppe abhängig. Steigende Maßgenauigkeit
der umgeformten Werkstücke
bei sinkenden Losgrößen erfordern
schnell korrigierbare und schnell zu wechselnde Werkzeugsysteme.
Um dies zu gewährleisten
sind im Stand der Technik zahlreiche Schnellwechselsysteme bzw.
Spannsysteme bekannt. Beispielsweise werden so genannte Halteklammern
verwendet, welche Teile des Oberwerkzeuges und Teile der Werkzeugaufnahme
formschlüssig
umgreifen und mittels eines Betätigungsmechanismus
verspannt werden. Als Betätigungsmechanismus
werden unter anderem zwei Gewindespindeln mit Links- und Rechtsgewinde
eingesetzt, welche durch eine gegenläufige Bewegung eine Verspannung
und somit Sicherung der Halteklammern bewirken.
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Nachteilig
bei dieser Lösung
ist die konstruktiv aufwendige und kostenintensive Gestaltung. Alternativ
zu dieser Lösung
existieren auf dem Markt zahlreiche Schnellwechselsysteme, bei denen
die Verbindung zwischen Werkzeugaufnahme am Stößel und Oberwerkzeug bzw. zwischen
Werkzeugaufnahme am Tisch und Unterwerkzeug durch ein- und ausfahrbare
Keile oder Riegel hergestellt wird. Die
DE 27 40 617 A1 offenbart
eine Werkzeugwechselvorrichtung, bei der durch hydraulisch oder
pneumatisch in das Werkzeug einfahrbare Sperrriegel das Werkzeug in
der Werkzeugaufnahme fixiert wird. In einer weiteren Ausbildung
der beschriebenen Lösung
ist vorgesehen, dass die Sperrriegel über ein parallel zur Achse
der Werkzeugaufnahme verschiebbares Gleitstück betätigt werden können, was
angesichts der vorherrschenden Platzverhältnisse vorteilhaft ist. Die Verschiebung
des Gleitstückes
erfolgt dabei über
mit Druckmittel beaufschlagte Zylinder. Die in der
DE 27 40 617 A1 beschriebene
Ausführung
hat den Nachteil, dass die zum Antrieb der Gleitstücke notwendigen
Zylinder sehr viel Bauraum beanspruchen. Außerdem muss Druckmedium bereitgestellt werden, was
insbesondere an bewegten Teilen konstruktiv aufwendig ist.
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Ein
weiterer Nachteil ist, dass jeder Sperrriegel über einen eigenen Antrieb verfügt, was
nicht nur kostenintensiv, sondern auch störanfällig ist. Um die Betriebssicherheit
zu gewährleisten
müssen
die Stellungen aller Antriebszylinder sensorisch erfasst und auswertet
werden.
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DE 32 01 025 A1 offenbart
eine Aufspannvorrichtung mit einer Spannbacke zum Befestigen und
Lösen der
beiden Formhälften
an einer Druckgießmaschine.
Ein durch einen Hydraulikzylinder linear beweglicher Schlitten weist
eine keilförmige
Gestalt mit einer geneigten Fläche
auf, die mit einer Wippe zusammenwirkt. Die Wippe ist an der Spannbacke
schwenkbar gelagert, so dass diese durch eine Betätigung des
Hydraulikzylinders festgeklemmt und gelöst werden kann.
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DE 20 26 226 A offenbart
eine Vorrichtung zum Aufspannen und Festklemmen eines Teiles durch
Drehung eines Ringes. Der Ring weist mehrere schiefe Ebenen auf,
an denen Zugbolzen anliegen, die bei einer Drehung des Ringes in
axialer Richtung bewegt werden, wodurch das Teil festgeklemmt bzw. gelöst werden
kann.
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EP 1 095 722 A2 offenbart
ein Backenfutter mit drei radial geführten, verschiebbaren Spannelementen.
Durch Drehbewegung eines Kreisringes mit mehreren Nuten, in die
jeweils ein Stift eingreift, können
die Spannelemente in Radialrichtung bewegt werden, um sie festzuklemmen
bzw. zu lösen.
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Aufgabe und Vorteil der Erfindung
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es ausgehend vom Stand der Technik ein
Werkzeugwechselsystem zu entwickeln, welches einerseits robust im
Aufbau ist und andererseits eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet.
Darüber
hinaus ist es die Aufgabe der Erfindung, dass das Werkzeugwechselsystem
von einem zentralen Antriebsmechanismus betätigbar ist und dass die Betätigung sowohl
manuell, als auch automatisch erfolgen kann.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass durch Verdrehen einer Kurvenscheibe in der Werkzeugaufnahme
mehrere Keilschieber so bewegt werden, dass ein Werkzeug in einer
Werkzeugaufnahme gespannt und fixiert wird.
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Die
Kurvenscheibe ist dazu als Ring ausgestaltet. In dem Ring befinden
sich Nuten, in denen die Keilschieber über Bolzen gelagert sind. Die
Formen der Nuten sind so gestaltet, dass durch Verdrehen des Ringes,
die Bolzen bzw. die an den Bolzen gelagerten Keilschieber eine Bewegung
senkrecht zur Drehachse, in radialer Richtung des Ringes ausführen. Die
Keilschieber schieben sich dadurch in Vertiefungen im Werkzeug und
verspannen dieses mit der Werkzeugaufnahme.
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Die
Verdrehung des Ringes kann beispielsweise durch ein Ritzel erfolgen,
welches in eine Verzahnung am Umfang des Ringes eingreift. Angetrieben
wird das Ritzel manuell oder mit marktüblichen Antrieben.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem, anhand
der Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel.
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Es
zeigen:
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1 Werkzeugwechselsystem
in einer Schnittdarstellung
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2 Werkzeugwechselsystem
in einer Draufsicht
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Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
das erfindungsgemäße Werkzeugwechselsystem 1 in
einer Schnittdarstellung. Das gesamte Werkzeugwechselsystem 1 ist
mit mehreren Befestigungsschrauben 2 an einem hier nicht
dargestellten Stößel, einem
Tisch oder einem anderen Teil eines Maschinenkörpers befestigt. Die dargestellten
Teile bilden eine Aufnahme für
ein Ober- bzw. Unterwerkzeug. Das Ober- bzw. Unterwerkzeug ist in 1 ebenfalls
nicht dargestellt. Ein Aufnahmering 3 und ein Haltering 4 werden
durch die Befestigungsschrauben 2 miteinander verspannt
und am Stößel oder
Maschinenkörper
befestigt. Zwischen dem Aufnahmering 3 und dem Haltering 4 ist ein
Spalt vorhanden, in dem sich ein Spannring 5 befindet.
Dieser Spannring 5 ist um eine Drehachse 6 frei
drehbar. Im Spannring 5 befinden sich Nuten 8. Die
Nuten 8 sind an den Stellen angeordnet, an denen das Werkzeug
mit der Werkzeugwechselvorrichtung mittels Keilschieber 7 verbunden
wird. Die Keilschieber 7 sind so gestaltet, dass der Spannring 5 in einer
Aussparung 9 positioniert werden kann. In den Keilschiebern 7 sind
Bohrungen vorhanden in denen sich Stifte 10 befinden. Die
Stifte 10 schließen
an der Ober- bzw. Unterseite der Keilschieber 7 bündig ab und
durchdringen den Spannring 5 durch die Nuten 8.
Zwischen den Nuten 8 und den Stiften 10 gewährleisten
Buchsen 11 ein verschleißarmes Gleiten entlang der
Nuten 8. Die Nuten 8 können, wie in 2 dargestellt,
eine gradlinige Form haben, sie können aber auch eine andere
Form haben um nicht-lineare Bewegungen der Keilschieber 7 zu
bewirken.
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2 zeigt
die Werkzeugwechselvorrichtung 1 in geschlossenem Zustand,
das heißt
das Werkzeug 12 ist mit der Werkzeugwechselvorrichtung 1 verspannt.
Die Keilschieber 7 haben sich dazu durch Öffnungen 13 im
Aufnahmering in die Schließposition,
wie sie in 1 und 2 dargestellt
ist, bewegt. In dieser Position befinden sich die Keilschieber 7 in
entsprechenden Aussparungen im Werkzeug 12 und verspannen
dieses. Die Bewegung der Keilschieber 7 wird hervorgerufen
durch ein entlang gleiten der Stifte 10 bzw. der Buchsen 11 an
den Innenflächen
der Nuten 8. Um dies zu bewirken, ist eine Drehung des
Spannringes 5 erforderlich.
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Dreht,
ausgehend von der in 2 dargestellten Position, der
Spannring 5 im Uhrzeigersinn, so gleiten die Stifte 10 mit
den Buchsen 11 an den Innenflächen der sich mit dem Spannring 5 drehenden Nuten 8 entlang
und die Keilschieber 7 welche mit den Stiften 10 verbunden
sind, bewegen sich entlang den Öffnungen 13 in
Richtung der Pfeile 14. Dadurch wird der Formschluss zwischen
dem Werkzeug 12 und der Werkzeugwechselvorrichtung 1 gelöst und das
Werkzeug 12 kann entlang der Achse 6 aus der Werkzeugwechselvorrichtung 1 herausbewegt
werden.
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Um
eine Drehbewegung in den Spannring 5 einzuleiten, sind
alle dem Stand der Technik bekannten Antriebe bzw. Bewegungsübertragungsmittel denkbar.
Eine Möglichkeit
ist in 2 dargestellt. Am Spannring 5 befindet
sich stirnseitig am Außendurchmesser
eine Verzahnung 15. In diese Verzahnung 15 greift
ein Ritzel 16 ein, welches den Spannring 5 in eine
Drehbewegung versetzt. Der Antrieb des Ritzels 16 ist in 2 nicht
dargestellt. Alle gängigen
Drehantriebe, sowohl manuell, als auch automatisierte Antriebe sind
hier möglich.
Aus Sicherheitsgründen kann
die erfindungsgemäße Werkzeugwechselvorrichtung 1 mit
einer Verriegelung, vorzugsweise einer mechanischen Verriegelung
ausgerüstet
werden. Eine beispielhafte Ausführung
ist in 2 dargestellt. In die Verzahnung des Ritzels 16 greift
ein Sicherungsbolzen 17 ein und hindert das Ritzel 16 an einer
Drehbewegung. Der Sicherungsbolzen 17 wird mittels einer
Federkraft in die Verzahnung gedrückt und kann mit Hilfe eines
Kreuzgriffes 18 manuell entriegelt werden. Die Ver- bzw.
Entriegelung ist auch automatisiert möglich. Die Stellung des Sicherungsbolzens 17 kann über einen
Sensor 19 abgefragt werden. Auch die Verdrehposition des
Spannringes 5 kann sensorisch erfasst und in die Maschinensteuerung
integriert werden.
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Die
oben beschriebenen Funktionen gelten gleichermaßen für ein Oberwerkzeug und für ein Unterwerkzeug.
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Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel
beschränkt. Sie
umfasst auch alle fachmännischen
Weiterbildungen im Rahmen des erfindungsgemäßen Gedankens. Beispielsweise
können
statt der Keilschieber auch Verriegelungselemente mit einer anderen
geometrischen Gestalt eingesetzt werden. Auch die Anzahl dieser
Verriegelungselemente ist frei wählbar und
ist der Größe und der
Form des Werkzeuges anzupassen.
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- 1
- Werkzeugwechselvorrichtung
- 2
- Befestigungsschrauben
- 3
- Aufnahmering
- 4
- Haltering
- 5
- Spannring
- 6
- Drehachse
- 7
- Keilschieber
- 8
- Nut
- 9
- Aussparung
- 10
- Stift
- 11
- Buchsen
- 12
- Werkzeug
- 13
- Öffnung
- 14
- Richtungspfeil
- 15
- Verzahnung
- 16
- Ritzel
- 17
- Sicherungsbolzen
- 18
- Kreuzgriff
- 19
- Sensor