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Die Erfindung betrifft eine Werkzeughalterung einer Werkzeugmaschine, vorzugsweise einer Stanzmaschine,
- • mit einer Werkzeugaufnahme zur wenigstens teilweisen Aufnahme eines Bearbeitungswerkzeuges der Werkzeugmaschine, gegebenenfalls eines Stanzwerkzeuges der Stanzmaschine,
- • mit wenigstens einem Werkzeugwiderlager sowie
- • mit einer Axialspannvorrichtung mit wenigstens einem Axialspannelement, welches gesteuert in einen Spannzustand überführbar ist, wobei ein in der Werkzeugaufnahme aufgenommenes Bearbeitungswerkzeug mittels des in den Spannzustand überführten Axialspannelementes mit dem zugeordneten Werkzeugwiderlager in Richtung einer Spannachse der Axialspannvorrichtung verspannt ist.
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Die Erfindung betrifft außerdem eine Werkzeugmaschine mit einer Werkzeughalterung der vorstehenden Art sowie ein Verfahren zum Festlegen eines Bearbeitungswerkzeuges an einer Werkzeughalterung einer Werkzeugmaschine, vorzugsweise eines Stanzwerkzeuges an der Werkzeughalterung einer Stanzmaschine.
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Gattungsgemäßer Stand der Technik ist bekannt aus
EP 1 338 354 A1 . Diese Druckschrift offenbart eine Stanzpresse mit einem Stanzkopf, an welchem Stanzwerkzeuge ein- und auswechselbar angebracht sind. Als Stanzstempel ausgeführte Stanzwerkzeuge weisen einen zylindrischen Werkzeugschaft sowie einen sich in radialer Richtung des Werkzeugschaftes erstreckenden tellerartigen Justierring auf. Zur Aufnahme des Werkzeugschaftes ist an dem Stanzkopf eine Werkzeugaufnahme vorgesehen. Beim Einwechseln eines Stanzstempels werden der Stanzkopf und das betreffende Stanzwerkzeug relativ zueinander derart positioniert, dass der Werkzeugschaft des Stanzstempels im Innern der Werkzeugaufnahme des Stanzkopfes zu liegen kommt. Dabei gelangt der Werkzeugschaft des Stanzstempels zwischen Zangenschenkel einer im Innern des Stanzkopfes befindlichen Spannzange. Diese ist Teil einer Axialspannvorrichtung und als solche an der Kolbenstange einer Kolben-Zylinder-Einheit der Axialspannvorrichtung angebracht. Die Kolbenstange der Kolben-Zylinder-Einheit ist koaxial mit dem Werkzeugschaft des Stanzstempels. Wird die Kolbenstange durch entsprechende Druckbeaufschlagung der Kolben-Zylinder-Einheit in Achsrichtung zurückgezogen, so schließt sich die an der Kolbenstange angebrachte Spannzange und die als Axialspannelemente dienenden Zangenschenkel der Spannzange hintergreifen mit ihren freien Enden eine an dem Werkzeugschaft des Stanzstempels ausgebildete Schaftstufe. Bei fortgesetzter Rückzugsbewegung der Kolbenstange wird der Werkzeugschaft des Stanzstempels mittels der Spannzange in das Innere der Werkzeugaufnahme eingezogen, bis der seitlich über den Werkzeugschaft des Stanzstempels vorstehende Justierring an dem Rand der Werkzeugaufnahme zur Anlage kommt und der Stanzstempel schließlich über den Justierring mit dem Rand der Werkzeugaufnahme in axialer Richtung des Werkzeugschaftes verspannt ist.
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Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die Fixierung von Bearbeitungswerkzeugen an der Werkzeughalterung von Werkzeugmaschinen zu verbessern und eine entsprechend verbesserte Werkzeugmaschine bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch die Werkzeughalterung nach Patentanspruch 1, die Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 10 sowie das Verfahren nach Patentanspruch 11.
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Im Falle der Erfindung ist zusätzlich zu einer Axialspannvorrichtung eine Radialspannvorrichtung vorgesehen, die über wenigstens ein unabhängig von der Axialspannvorrichtung betätigbares Radialspannelement verfügt. Mittels des oder der Radialspannelemente kann das betreffende Bearbeitungswerkzeug zusätzlich zu der Verspannung durch die Axialspannvorrichtung in einer Richtung senkrecht zu der Spannachse der Axialspannvorrichtung mit dem zugeordneten Werkzeugwiderlager der erfindungsgemäßen Werkzeughalterung verspannt werden. Aufgrund der Entkoppelung des oder der Radialspannelemente von der Axialspannvorrichtung besteht insbesondere die Möglichkeit, ein an der Werkzeughalterung festzulegendes Bearbeitungswerkzeug zunächst mittels der Axialspannvorrichtung an der Werkzeughalterung zu fixieren und im Anschluss daran eine zusätzliche Fixierung mittels des oder der unabhängig von der Axialspannvorrichtung betätigten Radialspannelemente zu bewirken. Aus dem Zusammenspiel der Axialspannvorrichtung und der Radialspannvorrichtung resultiert eine zweiachsige Verspannung des Bearbeitungswerkzeuges, die derart wirksam ist, dass auch unter bearbeitungsbedingten Belastungen nahezu jegliche Relativbewegung von Bearbeitungswerkzeug und Werkzeughalterung vermieden wird. Der im Betrieb an der Schnittstelle von Bearbeitungswerkzeug und Werkzeughalterung auftretende Verschleiß reduziert sich folglich auf ein Minimum. Außerordentlich lange Standzeiten der Werkzeughalterung und eine dauerhaft definierte Anordnung des Bearbeitungswerkzeuges an der Werkzeughalterung sind gewährleistet.
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Besondere Ausführungsarten der in den unabhängigen Patentansprüchen beschriebenen Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 9.
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Gemäß Patentanspruch 2 sind die voneinander entkoppelt betätigbaren Axial- und Radialspannelemente in einen Ruhezustand, einen Funktionsbereitschaftszustand sowie in den Spannzustand überführbar. Im Ruhezustand befinden sich die genannten Spannelemente während eines Werkzeugwechsels und damit zu einem Zeitpunkt, zu welchem ein Werkzeugtransfer zu der Werkzeugaufnahme hin und/oder von der Werkzeugaufnahme weg möglich sein muss. Zur Überführung der voneinander entkoppelt betätigbaren Spannelemente aus dem Ruhezustand in den Funktionsbereitschaftszustand ist ausweislich Patentanspruch 2 eine gemeinsame Stelleinrichtung der Axialspannvorrichtung und der Radialspannvorrichtung vorgesehen. Daraus resultiert ein konstruktiv einfacher Aufbau und eine kompakte Bauweise der Gesamtanordnung.
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Durch Betätigung der im Funktionsbereitschaftszustand befindlichen Axial- und Radialspannelemente werden diese in den Spannzustand überführt.
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Die gemeinsame Stelleinrichtung von Axialspannvorrichtung und Radialspannvorrichtung ist im Falle der Erfindungsbauart nach Patentanspruch 3 als gemeinsame Positioniereinrichtung mit einem Zustellantrieb ausgeführt, mittels dessen das oder die Axialspannelemente sowie das oder die davon unabhängigen Radial spannelemente gemeinschaftlich aus einer Ruhposition in eine Funktionsbereitschaftsposition bewegt werden können.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die voneinander entkoppelt betätigbaren Spannelemente bei ihrer Bewegung aus der Ruheposition in die Funktionsbereitschaftsposition gemeinschaftlich an einem Elementträger der gemeinsamen Positioniereinrichtung von Axialspannvorrichtung und Radialspannvorrichtung angeordnet (Patentanspruch 4). Der Elementträger wird durch den Zustellantrieb der gemeinsamen Positioniereinrichtung von Axialspannvorrichtung und Radialspannvorrichtung angetrieben.
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Im Falle der Ausführungsform der Erfindung nach Patentanspruch 5 wird der Elementträger der gemeinsamen Positioniereinrichtung, welcher die voneinander entkoppelt betätigbaren Spannelemente bei der Bewegung aus der Ruheposition in die Funktionsbereitschaftsposition lagert, unmittelbar von einem Antriebselement des Zustellantriebes der gemeinsamen Positioniereinrichtung von Axialspannvorrichtung und Radialspannvorrichtung gebildet. Aufgrund der Mehrfachfunktion des Elementträgers reduziert sich die Anzahl der Bauelemente zur Realisierung der erfindungsgemäßen Werkzeughalterung auf ein Minimum. Dies wiederum bedingt einen konstruktiv einfachen Aufbau sowie eine platzsparende Bauweise der Gesamtanordnung.
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Im Falle der Erfindungsbauart gemäß Patentanspruch 6 dient ein gesteuerter Axialspannantrieb zur Überführung des oder der Axialspannelemente aus der Funktionsbereitschaftsposition in eine dem Spannzustand des oder der Axialspannelemente zugeordnete Spannposition. Entsprechend ist zur Überführung des oder der Radialspannelemente aus der Funktionsbereitschaftsposition in eine Spannposition ein Radialspannantrieb vorgesehen. Dabei nutzt entweder der Axialspannantrieb oder der Radialspannantrieb den Elementträger der gemeinsamen Positioniereinrichtung von Axialspannvorrichtung und Radialspannvorrichtung, um das oder die jeweiligen Spannelemente in die Spannposition anzutreiben.
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Zuvor werden die jeweils anderen Spannelemente bevorzugtermaßen von dem Elementträger entkoppelt (Patentanspruch 7).
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In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung weist der Axialspannantrieb und/oder der Radialspannantrieb ein Keilgetriebe mit einem antriebsmotorseitigen sowie mit einem spannelementseitigen Keilgetriebeelement auf (Patentanspruch 8). Keilgetriebe dieser Art sind außerordentlich funktionssicher. Ungeachtet einer kompakten Bauweise können sie auch große Antriebskräfte übertragen und/oder die Wirkrichtung von Antriebskräften umlenken. Durch entsprechende Wahl der Keilwinkel kann die Getriebeübersetzung auf einfache Art und Weise eingestellt werden.
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Als antriebsmotorseitiges Keilgetriebeelement des Axialspannantriebes und/oder des Radialspannantriebes ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung der Elementträger der gemeinsamen Positioniereinrichtung von Axialspannvorrichtung und Radialspannvorrichtung vorgesehen (Patentanspruch 9). Der Elementträger der gemeinsamen Positioniereinrichtung übernimmt dementsprechend eine weitere Funktion.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand beispielhafter schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Stanzmaschine mit einem Stanzkopf sowie mit einem an dem Stanzkopf vorgesehenen Stößel,
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2 bis 5 den Stößel gemäß 1 in unterschiedlichen Betriebszuständen sowie mit konstruktiven Details, unter anderem mit einer Radialspannzange und einer Axialspannzange,
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6 Einzeldarstellungen der Radialspannzange gemäß den 2 bis 5,
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7 Einzeldarstellungen der Axialspannzange gemäß den 2 bis 5 und
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8 eine Anordnung bestehend aus der Radialspannzange gemäß 6 sowie der Axialspannzange gemäß 7.
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Gemäß 1 besitzt eine als Stanzmaschine 1 ausgeführte Werkzeugmaschine ein C-förmiges Maschinengestell 2 mit einem oberen Gestellschenkel 3 und einem unteren Gestellschenkel 4. An dem freien Ende des oberen Gestellschenkels 3 befindet sich ein Stanzkopf mit einem Stößel 5, der mittels eines numerisch gesteuerten Stanzantriebes in einer durch einen Doppelpfeil veranschaulichten Hubrichtung 6 angehoben und abgesenkt werden kann.
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Der Stößel 5 bildet eine Werkzeughalterung für ein Bearbeitungswerkzeug in Form eines Stanzstempels 7. Dieser besitzt in bekannter Weise einen Werkzeugschaft 8 und ist außerdem mit einem Justierring 9 versehen, der in radialer Richtung gegenüber dem Werkzeugschaft 8 vorsteht. Mit dem Werkzeugschaft 8 ist der Stanzstempel 7 im Innern einer Werkzeugaufnahme 10 des Stößels 5 angeordnet. Der Justierring 9 des Stanzstempels 7 befindet sich außerhalb der Werkzeugaufnahme 10 und liegt von unten her an der als Werkzeugwiderlager fungierenden unteren Stirnfläche des Stößels 5 an.
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Dem Stanzstempel 7 gegenüberliegend ist an dem freien Ende des unteren Gestellschenkels 4 der Stanzmaschine 1 eine Stanzmatrize 11 angeordnet, die zur Bearbeitung eines Bleches 12 mit dem Stanzstempel 7 in gewohnter Weise zusammenwirkt. Stanzabfall wird unterhalb der Stanzmatrize 11 im Innern des unteren Gestellschenkels 4 gesammelt. Fertigteile werden über eine Klappe 13, die in einen Werkstücktisch 14 integriert ist, aus dem Arbeitsbereich der Stanzmaschine 1 abgeführt.
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In dem Rachenraum zwischen dem oberen Gestellschenkel 3 und dem unteren Gestellschenkel 4 der Stanzmaschine 1 ist eine herkömmliche Koordinatenführung 15 untergebracht. In gewohnter Weise übernimmt die Koordinatenführung 15 eine Mehrfachfunktion. Zum einen dient sie dazu, das Blech 12 zu Bearbeitungszwecken gegenüber dem Stanzstempel 7 und der Stanzmatrize 11 in einer horizontalen Ebene zu positionieren. Zum andern wird die Koordinatenführung 15 als Werkzeugmagazin und zum Werkzeugwechsel genutzt.
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Ist etwa der an dem Stößel 5 fixierte Stanzstempel 7 gegen ein anderes Stanzwerkzeug auszutauschen, so verfährt die Koordinatenführung 15 mit einem leeren Werkzeughalter 16 zu dem Stößel 5. Dort wird der Stanzstempel 7 an dem leeren Werkzeughalter 16 arretiert und anschließend durch entsprechendes Verfahren der Koordinatenführung 15 seitlich aus der Werkzeugaufnahme 10 des Stößels 5 entnommen. Anschließend wird unter erneutem Verfahren der Koordinatenführung 15 ein an dieser vorgehaltener Stanzstempel 17 seitlich in die Werkzeugaufnahme 10 des Stößels 5 eingewechselt.
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Die Abläufe, die sich an dem Stößel 5 beim Einwechseln des Stanzstempels 7 ergeben, sind im Einzelnen in den 2 bis 5 veranschaulicht.
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Im Innern des Stößels 5 ist eine Werkzeugspannvorrichtung 18 untergebracht. Diese umfasst eine Axialspannvorrichtung 19 mit einem Axialspannantrieb 20 (4) sowie eine Radialspannvorrichtung 21 mit einem Radialspannantrieb 22 (5).
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Der Axialspannantrieb 20 dient zur Betätigung einer Axialspanneinheit, die in dem gezeigten Beispielsfall als Axialspannzange 23 (7) ausgeführt ist. Ein wesentlicher Bestandteil des Axialspannantriebes 20 ist eine Zugstange 24, deren Längsachse mit einer Spannachse 25 der Axialspannvorrichtung 19 zusammenfällt.
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Der Radialspannantrieb 22 umfasst einen im Innern des Stößels 5 entlang der Spannachse 25 geführten Antriebskolben 26. Dieser dient zur Betätigung einer Radialspanneinheit, in dem dargestellten Beispielsfall einer Radialspannzange 27 (6).
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6 zeigt die Radialspannzange 27 in der Seitenansicht sowie in der Ansicht von oben (Richtung des Pfeils in der oberen Teildarstellung von 6). Demnach weist die Radialspannzange 27 des dargestellten Ausführungsbeispiels insgesamt drei Radialspannelemente in Form von Zangenschenkeln 28 auf. Diese sind aus gehärtetem Werkzeugstahl gefertigt und an einem Ende über elastische Ringsegmente 29 aus Gummi miteinander verbunden. In Umfangsrichtung der Ringsegmente 29 sind die Zangenschenkel 28 der Radialspannzange 27 unter Ausbildung von Lücken 30 voneinander beabstandet. Jeder der Zangenschenkel 28 weist einen Rastzapfen 31 auf. Einer der Zangenschenkel 28 ist zusätzlich mit einem Führungszapfen 32 versehen.
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Auf Höhe der Ringsegmente 29 sind die Zangenschenkel 28 an ihrer Außenseite unter Ausbildung von Keilflächen 33 konisch geformt. Oberhalb der Keilflächen 33 weisen die Zangenschenkel 28 jeweils eine Stufe mit einer Stufenfläche 34 auf. An der radial nach innen weisenden Seite bilden die Zangenschenkel 28 Druckflächen 35 aus, die um eine zylindrische Aufnahme 36 der Radialspannzange 27 herum angeordnet sind.
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Die Axialspannzange 23 ist in 7 in der Seitenansicht sowie in der Ansicht von unten (Richtung des Pfeils in der unteren Teildarstellung von 7) gezeigt. Die Axialspannzange 23 besitzt ausweislich 7 eine glockenartige Form. Insgesamt drei als Zangenschenkel 37 ausgebildete Axialspannelemente werden über einen Teil ihrer Höhe durch elastische Ringsegmente 38 aus Gummi miteinander verbunden. Im Bereich der Ringsegmente 38 verbleiben zwischen den Zangenschenkeln 37 Lücken 39, deren Weite die Breite der Zangenschenkel 28 an der Radialspannzange 27 geringfügig übersteigt. Auch die Zangenschenkel 37 der Axialspannzange 23 bestehen aus gehärtetem Werkzeugstahl.
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Das ringsegmentseitige Ende der Zangenschenkel 37 ist an der Außenseite unter Ausbildung von oberen Keilflächen 40 konisch ausgebildet. An dem gegenüberliegenden Längsende sind die Zangenschenkel 37 an ihrer Außenseite mit unteren Keilflächen 41 versehen. Auf Höhe der unteren Keilflächen 41 ragen an den Zangenschenkeln 37 Haken 42 radial nach innen. Die Haken 42 sind um einen Durchtritt 43 herum angeordnet.
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Bei der Montage wird zunächst die Zugstange 24 gemeinsam mit einem zugehörigen Zugstangenantrieb im Innern der hierfür vorgesehenen Aufnahmebohrung des Stößels 5 angebracht. Für den Zugstangenantrieb kommen unterschiedliche Antriebsbauarten in Frage. Beispielsweise kann die Zugstange 24 als Kolbenstange einer pneumatischen oder hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehen sein. Denkbar ist aber auch ein Spindeltrieb zur Bewegung der Zugstange 24 längs der Spannachse 25.
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Auf das freie Ende der Zugstange 24 wird der Antriebskolben 26 aufgeschoben. Sowohl gegen die Zugstange 24 als auch gegen die Wand der Aufnahmebohrung an dem Stößel 5 ist der Antriebskolben 26 abgedichtet. An der in das Innere des Stößels 5 weisenden Seite des Antriebskolbens 26 befindet sich ein von der Zugstange 24 durchsetzter Zylinderraum 44.
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Nach der Montage des Antriebskolbens 26 wird von der Öffnungsseite des Stößels 5 her die Axialspannzange 23 mit dem ringssegmentseitigen axialen Ende voran in das Innere des Antriebskolbens 26 eingeführt und mit dem Durchtritt 43 auf das freie Ende der Zugstange 24 bis zum Anschlag an dem Antriebskolben 26 aufgeschoben. Danach wird in das untere Längsende der Zugstange 24 eine Halteschraube 45 mit einem Außenbund 46 eingedreht. Der Außenbund 46 überragt den im Boden der Axialspannzange 23 vorgesehenen Durchtritt für die Zugstange 24 in radialer Richtung der Spannachse 25.
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Nach der Montage der Axialspannzange 23 wird die Radialspannzange 27 mit den freien Enden der Zangenschenkel 28 voran in das nach unten weisende Ende der Axialspannzange 23 eingeschoben. Dabei sind die Radialspannzange 27 und die Axialspannzange 23 um die Spannachse 25 um 60° gegeneinander verdreht. Infolgedessen laufen die Zangenschenkel 28 der Radialspannzange 27 in die Lücken 39 zwischen den Zangenschenkeln 37 der Axialspannzange 23 ein. Es ergibt sich damit die Anordnung gemäß 8. Der Führungszapfen 32 der Radialspannzange 27 ist in 8 noch nicht in die betreffende Bohrung eingesteckt.
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Beim Aufschieben der Radialspannzange 27 auf die im Innern des Antriebskolbens 26 befindliche Axialspannzange 23 werden die Zangenschenkel 28 der Radialspannzange 27 unter Ausnutzung der Elastizität der Ringsegmente 29 der Radialspannzange 27 so weit radial einwärts geschwenkt, dass die Rastzapfen 31 an den Zangenschenkeln 28 der Radialspannzange 27 in das Innere des Antriebskolbens 26 eingeführt werden können. Sobald die Rastzapfen 31 der Radialspannzange 27 auf Höhe von entsprechenden Radialbohrungen 47 an dem Antriebskolben 26 zu liegen kommen, stellen sich die nach einwärts geschwenkten Zangenschenkel 28 aufgrund der Elastizität der Ringsegmente 29 zurück und die Rastzapfen 31 an den Zangenschenkeln 28 laufen in die Radialbohrungen 47 des Antriebskolbens 26 ein. Die untere Stirnseite des Antriebskolbens 26 setzt auf den Stufenfläche 34 der Zangenschenkel 28 auf. An den Ringsegmenten 29 lagert die Radialspannzange 27 die freien Enden der Zangenschenkel 37 an der Axialspannzange 23. Mit ihrem gegenüberliegenden axialen Ende liegt die Axialspannzange 23 an dem Antriebskolben 26 an.
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Um die Spannachse 25 ist die Radialspannzange 27 bei der Montage derart auszurichten, dass der Führungszapfen 32 an einem der Zangenschenkel 28 der Radialspannzange 27 beim Einschieben der Radialspannzange 27 in den Antriebskolben 26 in einen Führungsschlitz 48 einläuft, der an einer seitlich offenen Hülse 49 des Stößels 5 vorgesehen ist. Abschließend wird auf dem unteren Ende des Stößels 5 ein ebenfalls seitlich offener Deckel 50 befestigt.
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Der Deckel 50 weist eine zentrale Öffnung 51 mit einer konischen Öffnungswand auf. Die konische Öffnungswand des Deckels 50 bildet eine den Keilflächen 33 der Radlalspannzange 27 zugeordnete Keil-Gegenfläche 52. Der Antriebskolben 26 ist in seinem Innern mit einer der oberen Keilfläche 40 der Axialspannzange 23 zugeordneten oberen Keil-Gegenfläche 53 sowie mit einer der unteren Keilfläche 41 der Axialspannzange 23 zugeordneten unteren Keil-Gegenfläche 54 versehen.
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2 zeigt die Verhältnisse an dem Stößel 5 nachdem der strichpunktiert angedeutete Stanzstempel 7 mittels der Koordinatenführung 15 in horizontaler Richtung in die Werkzeugaufnahme 10 des Stößels 5 seitlich eingeführt worden ist. Im Innern der Werkzeugaufnahme 10 liegt der in üblicher Weise mit einem Hinterschnitt 55 versehene Werkzeugschaft 8 des Stanzstempels 7. Die Zugstange 24 befindet sich in ihrer unteren Endstellung. Die Einheit aus Antriebskolben 26, Axialspannzange 23 und Radialspannzange 27 ist in Richtung der Spannachse 25 so weit angehoben, dass der Stanzstempel 7 mit dem Werkzeugschaft 8 seitlich in die Werkzeugaufnahme 10 eingeführt werden konnte. Die Radialspannelemente (Zangenschenkel) 28 und die Axialspannelemente (Zangenschenkel) 37 befinden sich in ihrer Ruheposition.
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Ausgehend von der Situation gemäß 2 wird der Zylinderraum 44 im Innern des Stößels 5 mit einem Druckmedium, beispielsweise mit Druckluft oder mit einer Druckflüssigkeit, beaufschlagt. Infolgedessen bewegt sich der Antriebskolben 26 gemeinsam mit der Axialspannzange 23 und der Radialspannzange 27 längs der ihre Position beibehaltenden Zugstange 24 nach unten. Dabei stützt sich der Antriebskolben 26 mit der oberen Keil-Gegenfläche 53 an der Axialspannzange 23 ab. Aufgrund dieser Abstützung kann der Antriebskolben 26 bei seiner Abwärtsbewegung die Axialspannzange 23 mitnehmen. Mit der Radialspannzange 27 ist der Antriebskolben 26 über die Rastzapfen 31/Radialbohrungen 47 verbunden.
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Nachdem die Axialspannzange 23 mit den Axialspannelementen bzw. Zangenschenkeln 37 und die Radialspannzange 27 mit den Radialspannelementen bzw. Zangenschenkeln 28 versehen ist, fungiert der Antriebskolben 26 als Elementträger für die Axial- sowie die Radialspannelemente 28, 37 der Werkzeugspannvorrichtung 18. Durch die Abwärtsbewegung des Antriebskolbens 26 werden die Axial- und Radialspannelemente, d. h. die Zangenschenkel 28 und die Zangenschenkel 37 aus der dem Werkzeugwechsel zugeordneten Ruheposition gemäß 2 in die Funktionsbereitschaftsposition gemäß 3 bewegt. Der Antriebskolben 26 ist mithin Teil eines Zustellantriebes 56 einer gemeinsamen Stelleinrichtung der Axialspannvorrichtung 19 und der Radialspannvorrichtung 21.
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Bei der Absenkbewegung des Antriebskolbens 26 aus der Position gemäß 2 in die Position gemäß 3 läuft die Radialspannzange 27 in die Öffnung 51 des Deckels 50 an dem Stößel 5 ein. Dabei kommen die Keilflächen 33 der Radialspannzange 27 an der Keil-Gegenfläche 52 des Deckels 50 zu Anlage.
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Die Keilflächen 33 der Zangenschenkel 28 und die Keil-Gegenflächen 52 des Deckels 50 wirken nach Art von Keilgetriebeelementen eines Keilgetriebes miteinander zusammen. Aufgrund des Zusammenspiels der Keilflächen 33 und der Keil-Gegenfläche 52 legen sich die Zangenschenkel 28 mit ihren Druckflächen 35 an den Werkzeugschaft 8 von außen an und beaufschlagen diesen mit einer Normalkraft. Der Werkzeugschaft 8 bzw. der Stanzstempel 7 wird in der Werkzeugaufnahme 10 zentriert. Da der Druck in dem Zylinderraum 44 entsprechend gewählt ist, beaufschlagen die Zangenschenkel 28 der Radialspannzange 27 den Werkzeugschaft 8 mit einer Kraft, welche einen Axialspannvorgang des Stanzstempels 7 mittels der Zugstange 24 zulässt.
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Zum axialen Verspannen des Stanzstempels 7 wird die Zugstange 24 mittels des nicht im Detail gezeigten Zugstangenantriebes entlang der Spannachse 25 relativ zu dem Antriebskolben 26 nach oben bewegt. Dabei nimmt die Zugstange 24 über den Außenbund 46 der Halteschraube 45 die Axialspannzange 23 mit. Daraus resultiert eine Bewegung der von dem Antriebskolben 26 entkoppelten Axialspannzange 23 relativ zu dem Antriebskolben 26. Dabei gleiten die oberen Keilflächen 40 sowie die unteren Keilflächen 41 der Axialspannzange 23 an der oberen Keil-Gegenfläche 53 und der unteren Keil-Gegenfläche 54 des Antriebskolbens 26 entlang. Die miteinander zusammenwirkenden Keil- und Keil-Gegenflächen 40, 41, 53, 54 bewirken nach Art von antriebsmotorseitigen und spannelementseitigen Keilgetriebeelementen eines Keilgetriebes eine nach radial ein wärts gerichtete Schwenkbewegung der Zangenschenkel 37 der Axialspannzange 23. Infolge der Einwärtsbewegung der Zangenschenkel 37 greifen die Haken 42 an den Enden der Zangenschenkel 37 in den Hinterschnitt 55 an dem Werkzeugschaft 8 des Stanzstempels 7 ein. Aufgrund dieser Formschlussverbindung nimmt die Zugstange 24 den Stanzstempel 7 bei ihrer Aufwärtsbewegung mit. Dabei legt sich der Stanzstempel 7 mit dem Justierring 9 an der unteren Stirnfläche des Stößels 5 an. Bei entsprechender Zugkraft des Zugstangenantriebes wird der Stanzstempel 7 an dem Justierring 9 mit der als Widerlager dienenden Unterseite des Stößels 5 in Richtung der Spannachse 25 verspannt (4).
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Ausgehend von diesen Verhältnissen wird der Druck in dem Zylinderraum 44 erhöht. Der Antriebskolben 26 beaufschlagt folglich die Radialspannzange 27 an den Stufenflächen 34 der Zangenschenkel 28 verstärkt in Abwärtsrichtung. Infolge der verstärkten Beaufschlagung der Zangenschenkel 28 durch den Antriebskolben 26 üben aufgrund des Zusammenwirkens der Keilgetriebeelemente bzw. der Keilflächen 33 an den Zangenschenkeln 28 und der Keil-Gegenfläche 52 an dem Deckel 50 des Stößels 5 die Zangenschenkel 28 an ihren Druckflächen 35 eine erhöhte Normalkraft auf den Werkzeugschaft 8 des Stanzstempels 7 aus. Dadurch wird der Stanzstempel 7 über die Zangenschenkel 28 der Radialspannzange 27 in einer Richtung senkrecht zu der Spannachse 25 der Axialspannvorrichtung 19 mit dem als stößelseitiges Widerlager dienenden Deckel 50 und somit mit dem Stößel 5 abschließend verspannt.
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In Kombination bewirken die Axialspannvorrichtung 19 sowie die Radialspannvorrichtung 21 eine zweiachsige Verspannung des Stanzstempels 7 mit dem Stößel 5, aufgrund derer eine wegen der damit verbundenen Verschleißerscheinungen unerwünschte Relativbewegung von Stanzstempel 7 und Werkzeugaufnahme 10 auch bei bearbeitungsbedingter Belastung des Stanzstempels 7 nahezu vollständig verhindert wird. Sämtliche vorstehend beschriebenen Abläufe werden durch die CNC-Steuerung der Stanzmaschine 1 gesteuert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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