DE102018203318B4

DE102018203318B4 - Mehrfachwerkzeug für eine Stanzvorrichtung und Werkzeugsystem mit einem Mehrfachwerkzeug

Info

Publication number: DE102018203318B4
Application number: DE102018203318.8A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kraft; Andreas Deuerlein
Original assignee: Pass Stanztechnik AG
Current assignee: Pass Stanztechnik AG
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2019-10-02
Anticipated expiration: 2038-03-07
Also published as: DE102018203318A1

Abstract

Ein Mehrfachwerkzeug (13), für eine Stanzvorrichtung, aufweisend einen Werkzeugkopf (15) zum Zusammenwirken mit der Stanzvorrichtung, ein mit dem Werkzeugkopf (15) verbundenes Werkzeugmagazin (28) mit einer Führungseinrichtung (29) zum Führen mehrerer Werkzeuge (14) zwischen einer Rückstellposition (32) und einer Zustellposition (31) und eine zwischen der Führungseinrichtung (29) und den mehreren Werkzeugen (14) wirkende Federeinrichtung (30) zum Verlagern der mehreren Werkzeuge (14) aus der Zustellposition (31) in die Rückstellposition (32) und einen zwischen den mehreren Werkzeugen (14) verlagerbaren Treibkopf (24) zum Übertragen einer Hubkraft (F) von dem Werkzeugkopf (15) auf eines der mehreren Werkzeuge (14), wobei das in der Zustellposition (31) befindliche Werkzeug (14) in einer Wirkrichtung der Hubkraft(FH) versetzt zu dem in der Rück- stellposition (32) befindlichen Werkzeug (14) angeordnet ist, und wobei die Federeinrichtung (30) mit mindestens einem der mehreren Werkzeuge (14) in der Zustellposition (31) und zugleich mit mindestens einem der mehreren Werkzeuge (14) in der Rückstellposition (32) zusammenwirkt, wobei die Federeinrichtung (30) einstückig ausgebildet ist. Ein Werkzeugsystem (1) mit einem Mehrfachwerkzeug (13) und mehreren in der Führungseinrichtung (29) geführten Werkzeugen (14).

Description

Die Erfindung betrifft ein Mehrfachwerkzeug für eine Stanzvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 Die Erfindung betrifft ferner ein Werkzeugsystem zum Bearbeiten von Werkstücken mit einem derartigen Mehrfachwerkzeug.
Aus der WO 2017/050584 A1 ist ein Mehrfachwerkzeug für eine Stanzvorrichtung zur Aufnahme mehrerer Werkzeuge bekannt. Aus der EP 2 596 878 A2 ist ein Mehrfachwerkzeug zur Aufnahme einer Mehrzahl von Stanzwerkzeugen bekannt. Derartige Mehrfachwerkzeuge sind ferner bekannt aus der EP 0 108 935 A2 und aus der DE 198 08 399 C1 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mehrfachwerkzeug zu verbessern. Insbesondere sollen die Abmessungen des Mehrfachwerkzeuges verringert und dessen Komplexität reduziert werden. Insbesondere soll ein Mehrfachwerkzeug geschaffen werden, welches eine Inspektion der Werkzeuge auf einfache Weise gewährleistet, eine reduzierte Komplexität aufweist und die Bearbeitung eines Werkstücks ermöglicht, ohne dabei eine Oberfläche des Werkstücks außerhalb der zu bearbeitenden Flächen zu beschädigen.
Diese Aufgabe wird durch ein Mehrfachwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. In der Rückstellposition ist das jeweilige Werkzeug, beabstandet zum Werkstück, bevorratet. In der Zustellposition wirkt das jeweilige Werkzeug mit dem Werkstück zusammen bzw. kann mit diesem zusammenwirken. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass das Mehrfachwerkzeug mit der einstückig ausgebildeten Federeinrichtung besonders einfach montierbar und einfach in Stand zu halten ist. Ferner ermöglicht die einstückige Ausbildung der Federeinrichtung deren besonders einfache Integration in das Mehrfachwerkzeug. Dadurch, dass das Mehrfachwerkzeug mit der Federeinrichtung, welche zugleich mit dem in der Rückstellposition als auch mit dem in der Zustellposition angeordneten mindestens einen Werkzeug zusammenwirkt, wird eine Kontaktierung des Werkstücks durch die in der Rückstellposition angeordneten Werkzeuge zuverlässig verhindert, wobei das mindestens eine in der Zustellposition angeordnete Werkzeug einfach inspizierbar ist und wobei das Mehrfachwerkzeug eine besonders geringe Komplexität aufweist. Die mehreren Werkzeuge sind in der Führungseinrichtung verschiebbar gelagert. Die mehreren Werkzeuge sind dabei zwischen der Rückstellposition und der Zustellposition verlagerbar. In der Zustellposition ist das Werkzeug derart angeordnet, dass es zur Bearbeitung eines Werkstücks in Eingriff mit diesem gelangen kann. Das mindestens eine in der Rückstellposition angeordnete Werkzeug gelangt dabei nicht in Eingriff mit dem Werkstück. Das mindestens eine in der Rückstellposition angeordnete Werkstück ist entgegen einer Wirkrichtung der Hubkraft versetzt zu dem in der Zustellposition befindlichen Werkzeug angeordnet.
Zur Verbindung des Mehrfachwerkzeuges mit der Stanzvorrichtung kann der Werkzeugkopf eine Hinterschneidung aufweisen. Das Mehrfachwerkzeug, insbesondere der Werkzeugkopf, kann eine Verdrehsicherung zur drehfesten Anbringung an der Stanzvorrichtung aufweisen. Vorteilhaft wird hierdurch erreicht, dass eine Orientierung des Mehrfachwerkzeuges relativ zu der Stanzvorrichtung festlegbar ist. Vorzugsweise ist die Stanzvorrichtung eine Ein-Kopf-Maschine. Alternativ kann die Stanzvorrichtung auch eine Revolverstanzmaschine sein.
Vorzugsweise umfasst das Mehrfachwerkzeug eine Auswahleinrichtung mit dem Treibkopf und einem Auswahlring. Vorzugsweise ist der Treibkopf fest, insbesondere stoffschlüssig, mit dem Auswahlring verbunden. Insbesondere können die Zustellposition und/oder die Rückstellposition durch die Auswahleinrichtung derart festgelegt sein, dass die Verlagerbarkeit der mehreren Werkzeuge, insbesondere entgegen der Richtung der Hubkraft, durch den Auswahlring und/oder den Treibkopf beschränkt ist. Vorzugsweise liegen der Auswahlring, die Rückstellposition und/oder der Treibkopf die Zustellposition fest. Der Treibkopf kann den Auswahlring im Bereich der mehreren Werkzeuge, insbesondere in Richtung der Hubkraft, dabei nach unten überragen. Vorzugsweise bildet die Auswahleinrichtung einen oberen Endanschlag für die mehreren Werkzeuge, wobei dieser im Bereich des Treibkopfes die Zustellposition und im Bereich des Auswahlrings die Rückstellposition festlegt.
Der Auswahlring kann eine Außenverzahnung aufweisen. Vorzugsweise ist die Außenverzahnung derart ausgebildet, dass diese zum Drehantreiben der Auswahleinrichtung, insbesondere des Auswahlrings, zum Zusammenwirken mit einem Auswahlantrieb der Stanzvorrichtung ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Auswahleinrichtung konzentrisch zu der Mittellängsachse angeordnet. Die Auswahleinrichtung kann, insbesondere um die Mittellängsachse, gegenüber dem Werkzeugkopf drehbar gelagert sein. Vorzugsweise ist der Auswahlring drehbar an einer mit dem Werkzeugkopf drehfest verbundenen Werkzeugachse gelagert. Die Werkzeugachse kann lösbar, insbesondere kraftschlüssig und/oder formschlüssig oder einteilig, insbesondere einstückig, mit der Führungseinrichtung verbunden sein.
Vorzugsweise ist die Führungseinrichtung zum Führen von mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens fünf, insbesondere mindestens zehn, Werkzeugen ausgebildet. Die Werkzeuge können beispielsweise als Stempelwerkzeug und/oder als Gewindewerkzeug ausgebildet sein. Zur Lagerung der Werkzeuge kann die Führungseinrichtung parallel zueinander, insbesondere parallel zu der Mittellängsachse orientierte Führungsbohrungen aufweisen. Vorzugsweise sind die Führungsbohrungen konzentrisch zu der Mittellängsachse angeordnet. Die Führungseinrichtung ist vorzugsweise drehfest mit dem Werkzeugkopf verbunden. Hierdurch ist die Position der mehreren Werkzeuge relativ zu dem Werkzeugkopf unveränderlich und stets bekannt.
Vorzugsweise weist die Führungseinrichtung je ein Führungsmittel zur drehfesten Verbindung der mehreren Werkzeuge mit der Führungseinrichtung auf. Hierzu kann beispielsweise eine Führungsbohrung, in der das jeweilige Werkzeug anordenbar ist, einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Durch die drehfeste Lagerung des mindestens einen Werkzeugs in der Führungseinrichtung wird gewährleistet, dass eine ungewollte Verdrehung des jeweiligen Werkzeugs, insbesondere von dessen Wirkquerschnitt, relativ zu der Führungseinrichtung vermieden werden kann.
Vorzugsweise sind die mehreren Führungsmittel derart ausgebildet, dass jedes der Werkzeuge unabhängig von seiner Anordnung in den unterschiedlichen Führungsbohrungen eine feste Orientierung aufweist.
Vorzugsweise sind die Führungsbohrungen für die mehreren Werkzeuge auf einer oder auf mehreren Kreisbahn angeordnet. Die Führungsbohrungen können auch auf einer nicht kreisförmigen Linie, insbesondere auf einer Geraden, angeordnet sein. Vorzugsweise ist der Treibkopf dabei entlang dieser nicht kreisförmigen Linie, insbesondere der Gerade, zwischen den mehreren in den Führungsbohrungen anordenbaren Werkzeugen verlagerbar. Bei einer kreisförmigen Anordnung der Führungsbohrungen ist die Auswahleinrichtung besonders einfach antreibbar und der Aufbau des Mehrfachwerkzeugs ist wenig komplex. Die Anordnung der Führungsbohrungen entlang einer Geraden ermöglicht eine besonders platzsparende Ausbildung des Mehrfachwerkzeuges.
Die Federeinrichtung kann eine Torsionsfeder, insbesondere eine Schraubenfeder, und/oder eine Biegefeder, insbesondere eine Drehfeder, aufweisen. Die Federeinrichtung kann als Druckfeder und/oder als Zugfeder ausgebildet sein. Vorzugsweise weist die Federeinrichtung einen elastischen, insbesondere einen gummielastischen, Körper auf. Besonders bevorzugt weist die Federeinrichtung eine zwischen der Führungseinrichtung und den mehreren Werkzeugen angeordnete Druckfeder auf.
Vorzugsweise ist ein Verschleißzustand, insbesondere ein Bruch, des Mehrfachwerkzeugs und/oder der mehreren Werkzeuge mittels eines optischen Sensors und/oder eines akustischen Sensors und/oder eines Beschleunigungssensors und/oder eines kapazitiven Sensors und/oder eines elektrischen Widerstands, detektierbar. Ein derartiger Sensor kann an der Stanzvorrichtung und/oder an dem Mehrfachwerkzeug und/oder an den mehreren Werkzeugen angeordnet sein. Vorteilhaft wird hierdurch erreicht, dass der Verschleißzustand des Mehrfachwerkzeuges und/oder der mehreren Werkzeuge automatisiert erkannt werden kann.
Ein Mehrfachwerkzeug nach Anspruch 2 ist im Betrieb robust und gewährleistet zuverlässig das Verlagern der mehreren Werkzeuge aus der Zustellposition in die Rückstellposition. Vorzugsweise ist die Federeinrichtung um die Mittellängsachse drehfest mit der Führungseinrichtung verbunden. Hierzu kann die Federeinrichtung kraftschlüssig oder stoffschlüssig mit der Führungseinrichtung verbunden sein. Vorzugsweise ist die Federeinrichtung formschlüssig mit der Führungseinrichtung verbunden. Die Federeinrichtung kann hierzu eine insbesondere langlochförmige Ausnehmung aufweisen, welche mit einem Eingriffsmittel der Führungseinrichtung formschlüssig zusammenwirkt. Das Eingriffsmittel kann einen Stift und/oder eine Schraube und/oder einen stoffschlüssig mit der Führungseinrichtung verbundenen Vorsprung umfassen. Durch die formschlüssige Befestigung der Federeinrichtung an der Führungseinrichtung sind zusätzliche Montagemittel überflüssig. Durch das Verspannen der Federeinrichtung zwischen den mehreren Werkzeugen und der Führungseinrichtung ist eine zusätzliche in Richtung der Mittellängsachse wirkende Befestigung der Federeinrichtung an der Führungseinrichtung nicht notwendig. Insbesondere ist die Federeinrichtung durch die einstückige Ausbildung besonders einfach an der Führungseinrichtung anbringbar.
Ein Mehrfachwerkzeug nach Anspruch 3 ist im Betrieb besonders zuverlässig und weist eine reduzierte Komplexität auf. Vorteilhaft wird durch die Anordnung mindestens eines Federelements zwischen jeweils einem der Werkzeuge und der Führungseinrichtung erreicht, dass zusätzliche, zwischen den mehreren Werkzeugen wirkende, bewegliche Teile zur Verlagerung der mehreren Werkzeuge nicht notwendig sind. Vorzugsweise ist das mindestens eine Federelement konzentrisch zu dem jeweiligen Werkzeug angeordnet. Vorzugsweise sind die mehreren Federelemente über einen Federring, insbesondere einstückig, miteinander verbunden.
Ein Mehrfachwerkzeug nach Anspruch 4 weist besonders geringe Abmessungen, insbesondere in Richtung der Mittellängsachse, auf. Dadurch, dass die mehreren Federelemente als Biegefedern ausgebildet sind, weisen diese in Belastungsrichtung einen besonders geringen Bauraumbedarf auf. Vorzugsweise ist ein Verhältnis zwischen einer maximalen Höhe und einer minimalen Höhe der jeweiligen Federelemente, wobei diese zwischen der maximalen Höhe und der minimalen Höhe ausschließlich elastisch verformbar sind, größer als 2, insbesondere größer als 3, insbesondere größer als 5, insbesondere größer als 10, insbesondere größer als 15. Vorzugsweise sind die mehreren Federelemente als Blattfedern und/oder als Wellenfedern ausgebildet. Als Wellenfeder wird ein Federelement verstanden, das eine Wellenform, insbesondere entlang seiner Haupterstreckung, aufweist. Die Wellenberge erstrecken sich vorzugsweise in Wirkrichtung des Federelements.
Ein Mehrfachwerkzeug nach Anspruch 5 ist im Aufbau wenig komplex und weist besonders geringe Abmessungen auf. Vorzugsweise weist der jeweilige Federarm einen über die Länge variierenden Querschnitt auf. Vorteilhaft wird hierdurch erreicht, dass eine Federsteifigkeit an einen über die Länge des jeweiligen Federarms variierenden Momentenverlauf angepasst werden kann. Vorzugsweise nimmt die Querschnittsfläche des jeweiligen Federarms zwischen dem jeweiligen Werkzeug und einer dem jeweiligen Werkzeug abgewandten Seite des Federarms zu.
Ein Mehrfachwerkzeug nach Anspruch 6 ist besonders einfach und kostengünstig herstellbar. Die Federscheibe kann in einem einzigen Herstellungsschritt, insbesondere durch Fräsen und/oder Stanzen und/oder Laserschneiden und/oder Wasserstrahlschneiden, herstellbar sein. Eine Wandstärke der Federscheibe beträgt vorzugsweise weniger als 2 mm, insbesondere weniger als 1,5 mm, insbesondere weniger als 1 mm, insbesondere weniger als 0,5 mm. Vorzugsweise liegt die Wandstärke der Federscheibe in einem Bereich von 0,01 mm bis 1 mm, insbesondere von 0,05 mm bis 0,5 mm, insbesondere von 0,1 mm bis 0,3 mm.
Ein Mehrfachwerkzeug nach Anspruch 7 weist eine besonders geringe Bauhöhe, insbesondere in Richtung der Mittellängsachse, auf. Die Abmessung der Federeinrichtung, insbesondere eines Federelements der Federeinrichtung, zwischen der Führungseinrichtung und einem der in der Rückstellposition angeordneten Werkzeuge wird als Rückstellhöhe bezeichnet. Die Abmessung der Federeinrichtung, insbesondere eines Federelements, zwischen der Führungseinrichtung und dem in der Zustellposition angeordneten Werkzeug, wird als Zustellhöhe bezeichnet. Vorzugsweise ist die Rückstellhöhe mindestens 3-mal so groß, insbesondere mindestens 5-mal so groß, insbesondere mindestens 10-mal so groß, insbesondere mindestens 15-mal so groß wie die Zustellhöhe. Für einen gegebenen Stellweg der Werkzeuge, zwischen der Zustellposition und der Rückstellposition, wird somit eine besonders geringe Bauhöhe der Federeinrichtung und somit des Mehrfachwerkzeuges erzielt.
Ein Mehrfachwerkzeug nach Anspruch 8 ist im Betrieb besonders zuverlässig und im Aufbau wenig komplex. Auf zusätzliche Mechanismen zur Koppelung der Verlagerung der einzelnen Werkzeuge untereinander kann somit verzichtet werden. Die Montage und der Austausch einzelner Werkzeuge sind besonders einfach möglich. Beispielsweise sind mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens fünf, Werkzeuge zugleich in die Zustellposition verlagerbar. Hierdurch könnte beispielsweise eine Bearbeitung des Werkstücks mit mehreren Werkzeugen zugleich erfolgen.
Ein Mehrfachwerkzeug nach Anspruch 9 gewährleistet eine besonders präzise Bearbeitung des Werkstücks. Durch die starre Verbindung der Führungseinrichtung mit dem Werkzeugkopf ist ein Lagerspiel zwischen den mehreren Werkzeugen und dem Werkzeugkopf besonders gering. Eine Verlagerung, insbesondere eine Verdrehung, der mehreren Werkzeuge relativ zu dem Werkzeugkopf erfolgt nicht. Die Lage der mehreren Werkzeuge relativ zu dem Werkzeugkopf ist somit ohne weitere Maßnahmen stets genau bekannt ist. Vorzugsweise ist die Führungseinrichtung mit dem Werkzeugkopf lösbar, insbesondere kraftschlüssig und/oder formschlüssig, verbunden. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Führungseinrichtung mittels einer, insbesondere konzentrisch zur Mittellängsachse angeordneten, Schraube kraftschlüssig mit dem Werkzeugkopf verbunden und mit einem Stift, insbesondere einem Passstift, gegen Verdrehen relativ zu dem Werkzeugkopf gesichert.
Ein Mehrfachwerkzeug nach Anspruch 10 weist eine besonders geringe Bauhöhe, insbesondere in Richtung der Mittellängsachse, auf. Vorzugsweise ist der Treibkopf entlang der Mittellängsachse fest mit dem Werkzeugmagazin verbunden. Vorzugsweise schneidet ein beim Verlagern zwischen den Werkzeugen überstrichenes Bewegungsvolumen des Treibkopfs die in der Zustellposition angeordneten Werkzeuge. Beim Verlagern des Treibkopfs zwischen den Werkzeugen können diese somit nacheinander aus der Rückstellposition in die Zustellposition überführt werden. Zur Betätigung des jeweiligen Werkzeugs ist ein Verlagern des Treibkopfs entlang der Mittellängsachse nicht notwendig. Hierdurch kann die Werkstückbearbeitung besonders zeiteffizient erfolgen.
Ein Mehrfachwerkzeug nach Anspruch 11 weist einen einfachen Aufbau auf und ist im Betrieb besonders robust. Die Führungsschräge kann als Führungsphase ausgebildet sein. Die Führungsschräge kann einen geraden und/oder einen gekrümmten Verlauf aufweisen. Durch die Ausbildung der Führungsschräge an dem Treibkopf kann das Verlagern des jeweiligen Werkzeugs aus der Rückstellposition in die Zustellposition besonders robust erfolgen.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug system zu schaffen, welches besonders geringe Abmessungen aufweist und dessen Komplexität reduziert ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Werkzeugsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Die Vorteile des erfindungsgemäßen Werkzeugsystems entsprechen den Vorteilen des bereits beschriebenen Mehrfachwerkzeugs. Das Werkzeugsystem umfasst vorzugsweise mindestens zwei, insbesondere mindestens drei, insbesondere mindestens fünf, insbesondere mindestens zehn, Werkzeuge. Vorzugsweise ist mindestens eines der mehreren Werkzeuge als Stanzwerkzeug, insbesondere als Stempelwerkzeug, und/oder mindestens ein weiteres der mehreren Werkzeuge als Gewindewerkzeug ausgebildet. Das mindestens eine Gewindewerkzeug kann eine Leitspindel umfassen. Mittels der Leitspindel kann eine Hubbewegung in eine kombinierte Zustell- und Drehbewegung überführt werden. Somit sind das Einschneiden und/oder das Einformen von Gewinden in das Werkstück besonders einfach möglich. Vorzugsweise ist mit einem ersten, als Stempelwerkzeug ausgebildeten Werkzeug ein Kernloch in das Werkstück einbringbar, wobei mit einem zweiten als Gewindewerkzeug ausgebildeten Werkzeug ein Gewinde in dieses Kernloch einbringbar ist.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

1 eine Seitenansicht einer schematisch dargestellten Stanzvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Werkzeugsystem,
2 eine perspektivische Darstellung des Werkzeugsystems mit einem Mehrfachwerkzeug und mehreren darin geführten Werkzeugen, wobei eines der Werkzeuge in einer Zustellposition und die übrigen Werkzeuge in einer Rückstellposition angeordnet sind,
3 eine perspektivische Schnittdarstellung des Werkzeugsystems in 2 von schräg oben mit einer als Federscheibe ausgebildeten Federeinrichtung,
4 eine Schnittdarstellung des Werkzeugsystems in 2 durch eine Mittellängsachse des Werkzeugsystems und das in der Zustellposition angeordnete Werkzeug,
5 eine perspektivische Darstellung der Federscheibe in 3 und
6 eine perspektivische Darstellung einer Federeinrichtung gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel, wonach diese eine Wellenfeder umfasst.

Anhand der 1 bis 5 ist nachfolgend ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugsystems 1 beschrieben. Das Werkzeugsystem 1 ist zur Verwendung in einer Stanzvorrichtung 2 ausgebildet. Die Stanzvorrichtung 2 umfasst eine Rahmenstruktur 3 mit einem Rahmenoberteil 4 und einem Rahmenunterteil 5. Des Weiteren umfasst die Stanzvorrichtung 2 eine Werkzeug-Aufnahme 6 zum Aufnehmen von Werkzeugsystemen 1, ein mit dem Rahmenoberteil 4 verbundenes Betätigungselement 7 sowie eine Werkstück-Aufnahme 8 zum Tragen und Positionieren von Werkstücken 9. Die Werkstück-Aufnahme 8 ist an dem Rahmenunterteil 5 angeordnet. Zum Verlagern des Werkstücks 9 relativ zu der Werkstück-Aufnahme 8 umfasst die Stanzvorrichtung 2 einen Positionierantrieb 10. Das Werkstück 9 ist zwischen dem Werkzeugsystem 1 und einem mit dem Werkzeugsystem 1 zusammenwirkenden Werkstück-Gegenhalter 11 angeordnet. Die Werkzeugsysteme 1 sind relativ zu dem jeweils zugehörigen Werkstück-Gegenhalter 11 unbeweglich an der Werkzeug-Aufnahme 6 angeordnet. Die Werkzeug-Aufnahme 6 weist einen nicht dargestellten Werkzeugwechselmechanismus zum Verlagern des Werkzeugsystems 1 relativ zu dem Betätigungselement 7 auf. Das Betätigungselement 7 umfasst einen Stößel 12 zum Betätigen des unmittelbar darunter angeordneten Werkzeugsystems 1. Bei dem Werkstück 9 kann es sich um ein Blech, insbesondere um ein Metallblech handeln.
Das Werkzeugsystem 1 ist in 2 weiter im Detail dargestellt. Das Werkzeugsystem 1 umfasst ein Mehrfachwerkzeug 13 sowie zehn an dem Mehrfachwerkzeug 13 angebrachte Werkzeuge 14. Die Werkzeuge 14 sind als Stempelwerkzeuge ausgebildet.
Das Mehrfachwerkzeug 13 umfasst einen Werkzeugkopf 15 zum Zusammenwirken mit der Stanzvorrichtung 2 sowie ein mit dem Werkzeugkopf 15 verbundenes Werkzeugmagazin 16. Über den Werkzeugkopf 15 ist das Werkzeugsystem 1 mit dem Betätigungselement 7 der Stanzvorrichtung 2 lösbar verbunden. Der Werkzeugkopf 15 weist eine Hinterschneidung 17 zur axialen Befestigung des Werkzeugsystems 1 an der Stanzvorrichtung 2 auf. Das Mehrfachwerkzeug 13 umfasst eine Verdrehsicherung 19 zur drehfesten Verbindung mit der Werkzeug-Aufnahme 6 auf.
Das Mehrfachwerkzeug 13 umfasst eine mit dem Werkzeugkopf 15 verbundene und drehbar gegenüber diesem gelagerte Auswahleinrichtung 20. Die Auswahleinrichtung 20 weist einen Auswahlring 21 auf, der als Zahnrad mit einer Außenverzahnung 22 ausgebildet ist. Die Außenverzahnung 22 ist dazu ausgebildet, mit einem nicht dargestellten Auswahlantrieb zum Drehantreiben des Auswahlrings 21 in Eingriff zu gelangen.
In 3 ist das Werkzeugsystem 1 teilweise geschnitten dargestellt. An dem Werkzeugkopf 15 ist eine Werkzeugachse 23 angebracht. Der Auswahlring 21 ist auf der Werkzeugachse 23 drehbar gelagert. Die Auswahleinrichtung 20 weist einen zwischen den mehreren Werkzeugen 14 verlagerbaren Treibkopf 24 auf. Der Treibkopf 24 ist fest mit dem Auswahlring 21 verbunden und relativ zu dem Werkzeugkopf 15 drehbar gelagert.
An dem Werkzeugkopf 15 ist ein Werkzeugkragen 25 angebracht. Der Werkzeugkragen 25 überdeckt den Auswahlring 21 in einer Draufsicht teilweise. Insbesondere überschneidet sich der Werkzeugkragen 25 in der Draufsicht mit dem Treibkopf 24. Der Werkzeugkopf 15 steht somit über den Werkzeugkragen 25, in Richtung der Mittellängsachse 18 zum Übertragen einer Hubkraft F_H formschlüssig, mit dem Treibkopf 24 in Verbindung. Die Werkzeugachse 23 ist mit dem Werkzeugkragen 25 über eine Schraubverbindung 26 kraftschlüssig verbunden. Über eine Stiftverbindung 27 wird eine Verdrehung des Werkzeugkragens 25 relativ zu der Werkzeugachse 23 verhindert.
Das Mehrfachwerkzeug 13 weist ein fest mit dem Werkzeugkopf 15 verbundenes Werkzeugmagazin 28 auf. Das Werkzeugmagazin 28 umfasst eine Führungseinrichtung 29 sowie eine Federeinrichtung 30. Die Führungseinrichtung 29 weist zum Führen der zehn Werkzeuge 14 entlang der Mittellängsachse je eine Führungsbohrung 30a auf. Die Werkzeuge 14 sind in den Führungsbohrungen 30a zwischen der Führungseinrichtung 29 und dem Auswahlring 21 verlagerbar. Das unterhalb des Treibkopfes 24 angeordnete Werkzeug 14 befindet sich in einer Zustellposition 31 und die übrigen Werkzeuge 14 befinden sich in einer Rückstellposition 32. Das in der Zustellposition 31 angeordnete Werkzeug 14 ist gegenüber den in der Rückstellposition 32 angeordneten Werkzeugen 14 in Richtung der Hubkraft F_H versetzt angeordnet. Zum Verlagern der Werkzeuge 14 aus der Rückstellposition 32 in die Zustellposition 31 umfasst der Treibkopf 24 eine Führungsschräge 33. Zum Verlagern der Werkzeuge 14 bei einer Drehung des Auswahlrings 21 relativ zu dem Werkzeugkopf 15 weist die Führungsschräge 33 in Umfangsrichtung zur Mittellängsachse 18.
Die Federeinrichtung 30 ist drehfest mit der Führungseinrichtung 29 verbunden. Hierzu weist die Federeinrichtung 30 mehrere konzentrisch um die Mittellängsachse 18 angeordnete, langlochförmige Federausnehmungen 34 auf, welche mit Eingriffsmitteln 35 der Führungseinrichtung 29 um die Mittellängsachse 18 formschlüssig in Eingriff stehen.
Die Federeinrichtung 30 ist als Federscheibe ausgebildet. Die Federeinrichtung 30 umfasst mehrere Federelemente 36, welche als Biegefedern ausgebildet sind. Die jeweiligen Biegefedern sind in Form eines Federarms 36 an einem ersten Ende mit einem Federring 37 verbunden und wirken über ein zweites Ende auf das jeweilige Werkzeug 14 ein. Die Federeinrichtung 30 umfasst insgesamt zehn Federelemente 36, wobei jedes der Federelemente 36 zwischen der Führungseinrichtung 29 und je einem der Werkzeuge 14 wirkt. Die Federeinrichtung 30 ist einstückig ausgebildet. Die mehreren Werkzeuge 14 sind durch die voneinander unabhängige Kopplung an die jeweiligen Federelemente 36 unabhängig voneinander zwischen der Rückstellposition 32 und der Zustellposition 31 verlagerbar.
In 4 ist das Werkzeugsystem 1 im Längsschnitt dargestellt. Das unterhalb des Treibkopfes 24 in der Zustellposition 31 angeordnete Werkzeug 14 überragt die übrigen in der Rückstellposition 32 angeordneten Werkzeuge 14 um die Hubhöhe H_H nach unten. Die Hubhöhe h_H beträgt 6 mm. Das zwischen dem in der Rückstellposition 32 befindlichen Werkzeug 14 und der Führungseinrichtung 29 angeordnete Federelement 36 ist entspannt und weist eine Rückstellhöhe h_R auf. Das zwischen dem in der Zustellposition 31 befindlichen Werkzeug 14 und der Führungseinrichtung 29 angeordnete Federelement 36 weist eine Zustellhöhe hz auf und ist gespannt. Die Rückstellhöhe h_R ist zehnmal so groß wie die Zustellhöhe hz. Eine Wandstärke t der Federeinrichtung 30 beträgt 0,2 mm.
Die Funktionsweise des Werkzeugsystems 1 ist wie folgt:
Durch Betätigung des Werkzeugmechanismus wird das Werkzeugsystem 1 oberhalb des zu bearbeitenden Werkstücks 9 positioniert. Der zugehörige Werkstück-Gegenhalter 11 wird unterhalb des Werkstücks 9 positioniert. Das Werkstück 9 wird mittels des Positionierantriebs 10 relativ zu dem Werkzeugsystem 1 angeordnet. Der Stößel 12 steht in Eingriff mit dem Werkzeugkopf 15. Der Treibkopf 24 befindet sich oberhalb eines ersten der Werkzeuge 14, wobei sich dieses in der Zustellposition 31 befindet. Die übrigen Werkzeuge 14 befinden sich in der Rückstellposition 32. Das Werkzeugsystem 1 befindet sich in einer zu dem Werkstück 9 beabstandeten Grundstellung 38.
Zum Bearbeiten des Werkstücks 9 wird die Hubkraft F_H von dem Stößel 12 auf den Werkzeugkopf 15 übertragen. Das Werkzeugsystem 1 wird entlang der Mittellängsachse 18 in Richtung auf das Werkstück 9 zu verlagert. Das erste Werkzeug 14 gelangt in Eingriff mit dem Werkstück 9. Das Werkzeugsystem 1 befindet sich in einer nicht dargestellten Eingriffsstellung.
Die auf den Werkzeugkopf 15 übertragene Hubkraft F_H wird über den Werkzeugkragen 25 und den Treibkopf 24 auf das erste Werkzeug 14 übertragen. Das erste Werkzeug 14 weist einen Wirkquerschnitt 39 auf und kontaktiert damit das Werkstück 9.
Das Werkzeugsystem 1 wird weiter auf das Werkstück 9 zu bewegt, wobei das erste Werkzeug 14 das Werkstück 9 durchdringt und einen dem Wirkquerschnitt 39 entsprechenden Teil aus dem Werkstück 9 heraustrennt. Das erste Werkstück 14 ragt nach unten aus dem Werkstück 9 hervor und in den Werkstück-Gegenhalter 11 hinein. Die übrigen Werkzeuge 14 sind beabstandet zu dem Werkstück 9 angeordnet. Das Werkzeugsystem 1 befindet sich in einer nicht dargestellten Schnittstellung.
Das Werkzeugsystem 1 wird wieder in die Grundstellung 38 zurückverlagert. Zur weiteren Bearbeitung des Werkstücks 9 wird dieses mittels des Positionierantriebs 10 relativ zu dem Werkzeugsystem verlagert. Der Auswahlring 21 wird mittels des Auswahlantriebs gedreht. Hierdurch wird das erste Werkzeug 14 aus der Zustellposition 31 in die Rückstellposition 32 verlagert. Ein zweites Werkzeug 14 wird aus der Rückstellposition 32 in die Zustellposition 31 verlagert. Das zweite Werkzeug 14 weist einen Wirkquerschnitt 31 auf, der sich von dem Wirkquerschnitt 39 des ersten Werkzeugs 14 unterscheidet. Beim erneuten Verlagern des Werkzeugsystems 1 aus der Grundstellung 38 in die Schnittstellung wird das zweite Werkzeug 14 durch das Werkstück 9 hindurchgeführt. Dabei wird ein dem Wirkquerschnitt 39 des zweiten Werkzeuges 14 entsprechendes Stück aus dem Werkstück 9 herausgetrennt. Anschließend wird das Werkzeugsystem 1 wieder in die Grundstellung 38 zurückverlagert.
In 6 ist eine Federeinrichtung 30 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Federeinrichtung 30 ist in Form einer Wellenfeder ausgebildet. Die Wellenfeder 30 weist einen wellenförmigen Verlauf auf. Die Wellenfeder 30 umfasst je Werkzeug 14 einen Wellenberg 40. Die Wellenfeder 30 ist derart in dem Mehrfachwerkzeug angeordnet, dass je einer der Wellenberge 40 mit einem der Werkzeuge 14 zusammenwirkt. Die Wellenfeder 30 ist aus einem Blech, insbesondere aus einem Federblech, hergestellt und weist eine Wandstärke t von 0,2 mm auf. Ein Verdrehen der Wellenfeder 30 relativ zu der Führungseinrichtung 29 um die Mittellängsachse 18 wird durch das formschlüssige Zusammenwirken einer Federausnehmung 34 der Wellenfeder 30 mit dem Eingriffsmittel 35 der Führungseinrichtung 29 verhindert.
Die Federeinrichtung 30 gewährleistet ein Verlagern der Werkzeuge 14 aus der Zustellposition 31 in die Rückstellposition 32 unabhängig von der Position der jeweils anderen Werkzeuge 14. Zusätzliche, die Werkzeuge 14 miteinander verbindende und relativ zu der Führungseinrichtung 29 verlagerbare Komponenten können entfallen. Die Werkzeuge 14 sind damit unabhängig voneinander auswechselbar. Die Komplexität des Mehrfachwerkzeugs 13 ist besonders gering. Die Ausbildung der Federeinrichtung 30 als Federscheibe gewährleistet ein besonders großes Verhältnis zwischen der Rückstellhöhe h_R und der Zustellhöhe h_Z . Hierdurch kann, abhängig von der notwendigen Hubhöhe h_H eine besonders geringe Bauhöhe des Mehrfachwerkzeugs 13 erzielt werden.

Claims

Mehrfachwerkzeug (13) für eine Stanzvorrichtung (2) aufweisend - einen Werkzeugkopf (15) zum Zusammenwirken mit der Stanzvorrichtung (2), - ein mit dem Werkzeugkopf (15) verbundenes Werkzeugmagazin (28) mit -- einer Führungseinrichtung (29) zum Führen mehrerer Werkzeuge (14) zwischen einer Rückstellposition (32) und einer Zustellposition (31) und -- eine zwischen der Führungseinrichtung (29) und den mehreren Werkzeugen (14) wirkende Federeinrichtung (30) zum Verlagern der mehreren Werkzeuge (14) aus der Zustellposition (31) in die Rückstellposition (32) und - einen zwischen den mehreren Werkzeugen (14) verlagerbaren Treibkopf (24) zum Übertragen einer Hubkraft (F_H) von dem Werkzeugkopf (15) auf eines der mehreren Werkzeuge (14), - wobei das in der Zustellposition (31) befindliche Werkzeug (14) in einer Wirkrichtung der Hubkraft (F_H) versetzt zu dem in der Rückstellposition (32) befindlichen Werkzeug (14) angeordnet ist, und - wobei die Federeinrichtung (30) mit mindestens einem der mehreren Werkzeuge (14) in der Zustellposition (31) und zugleich mit mindestens einem der mehreren Werkzeuge (14) in der Rückstellposition (32) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (30) einstückig ausgebildet ist.
Mehrfachwerkzeug (13) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (30) drehfest mit der Führungseinrichtung (29) verbunden ist.
Mehrfachwerkzeug (13) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (30) mehrere Federelemente (36) aufweist, wobei mindestens ein Federelement (36) mit jeweils einem der Werkzeuge (14) zusammenwirkt.
Mehrfachwerkzeug (13) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Federelemente (36) als Biegefedern ausgebildet sind.
Mehrfachwerkzeug (13) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Biegefeder als einseitig mit dem jeweiligen Werkzeug (14) zusammenwirkender Federarm ausgebildet ist.
Mehrfachwerkzeug (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (30) als Federscheibe ausgebildet ist.
Mehrfachwerkzeug (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückstellhöhe (h_R) der Federeinrichtung (30), zwischen der Führungseinrichtung (29) und dem in der Rückstellposition (32) angeordneten Werkzeug (14) mindestens fünfmal so groß ist wie eine Zustellhöhe (hz) der Federeinrichtung (30), zwischen der Führungseinrichtung (29) und dem in der Zustellposition (31) angeordneten Werkzeug (14).
Mehrfachwerkzeug (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Werkzeuge (14) unabhängig voneinander zwischen der Rückstellposition (32) und der Zustellposition (31) verlagerbar sind.
Mehrfachwerkzeug (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (29) starr mit dem Werkzeugkopf (15) verbunden ist.
Mehrfachwerkzeug (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibkopf (24) in Richtung der Hubkraft (F_H) fest mit dem Werkzeugmagazin (16) verbunden ist.
Mehrfachwerkzeug (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Treibkopf (24) eine Führungsschräge (33) zum Verlagern der mehreren Werkzeuge (14) aus der Rückstellposition (32) in die Zustellposition (31) aufweist.
Werkzeugsystem (1) mit - einem Mehrfachwerkzeug (13) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 und - mehreren in der Führungseinrichtung (29) geführten Werkzeugen (14).