DE10246591A1

DE10246591A1 - Stempelwerkzeug

Info

Publication number: DE10246591A1
Application number: DE2002146591
Authority: DE
Inventors: Harald Dipl.-Ing. Wolf (FH)
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-10-05
Filing date: 2002-10-05
Publication date: 2004-04-22

Abstract

Das Stempelwerkzeug (10) weist einen Stempelabschnitt (12) und einen zur Montage des Stempelwerkzeugs (10) an einer Werkzeugmaschine vorgesehenen Verbindungsabschnitt (14) auf. Dabei ist vorgesehen, dass der Stempelabschnitt (12) mittels eines Befestigungssystems (16) zerstörungsfrei trennbar am Verbindungsabschnitt (14) fixierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Stempelwerkzeug mit einem Stempelabschnitt und einem zur Montage des Stempelwerkzeugs an einer Werkzeugmaschine vorgesehenen Verbindungsabschnitt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die DE 198 55 578 C1 offenbart eine Stanzeinrichtung mit wechselbaren Stempeln. Die Stempel dienen insbesondere zum Stanzen von Löchern in Keramiksubstrate und sind jeweils über Kupplungselemente mit einer zugehörigen Antriebseinrichtung verbindbar. Ein jeweiliger Stempel ist einteilig ausgebildet und enthält einen Stanzabschnitt, der mittels eines Übergangsbereichs mit einem Schaftabschnitt verbunden ist, an welchen sich ein Kopf anschließt, der zur Herstellung einer Kupplungsverbindung des Stempels mit der Antriebseinrichtung dient. Der Stempel ist aus der Stanzeinrichtung herausnehmbar und somit gegebenenfalls durch einen anderen Stempel ersetzbar.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein alternatives Stempelwerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchem eine fertigungs- und kostengünstige Werkstückbearbeitung möglich ist.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Stempelwerkzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Das erfindungsgemäße Stempelwerkzeug zeichnet sich dadurch aus, dass der Stempelabschnitt mittels eines Befestigungssystems zerstörungsfrei trennbar am Verbindungsabschnitt fixierbar ist. Hierdurch wird der aufgrund einer Werkstückbearbeitung auftretende Werkzeugverschleiß auf einen austauschbaren Stempelabschnitt beschränkt, so dass der Verbindungsabschnitt des Stempelwerkzeugs zum Beispiel bei einem verschleißbedingten Austausch des Stempelabschnitts weiterhin zur Durchführung einer Werkstückbearbeitung genutzt werden kann. Gegebenenfalls kann auf eine Demontage des Verbindungsabschnitts aus der Werkzeugmaschine zur Durchführung eines Werkzeugwechsels verzichtet werden, da bei gewährleisteter Zugänglichkeit lediglich der Stempelabschnitt am Verbindungsabschnitt ausgetauscht werden muss.

Mit Vorteil weist der Verbindungsabschnitt einen Stempelabschnitt-Aufnahmesitz auf, in welchem der Stempelabschnitt befestigbar ist unter Einnahme einer definierten Betriebsstellung. Hierdurch wird eine schnelle und korrekte Montage des Stempelabschnitts im Aufnahmesitz des Verbindungsabschnitts begünstigt.

Der Aufnahmesitz wird vorzugsweise durch eine wenigstens teilweise komplementär zur Außenkontur des Stempelabschnitts ausgebildete Kontaktfläche und durch eine Anpressfläche eines Halteelements gebildet. Die Kontaktfläche dient dazu, reproduzierbar eine lagedefinierte Positionierung des Stempelabschnitts am Verbindungsabschnitt zu gewährleisten. Die Kontaktfläche kann gegebenenfalls auch aus einer Mehrzahl an voneinander unabhängigen Teilflächen bestehen. Dabei ist die Kontaktfläche derart am Verbindungsabschnitt ausgebildet, dass durch sie eine korrekte Werkstückbearbeitung nicht nachteilig beeinflusst wird. Die Anpressfläche soll dagegen eine lagestabile Positionierung des Stempelabschnitts im Aufnahmesitz gewährleisten insbesondere unter Kompensierung der bei einer Werkstückbearbeitung auftretenden Betriebskräfte.

Vorteilhafterweise ist das Halteelement mittels einer Schraubverbindung zerstörungsfrei am sich in Betriebsstellung befindenden Stempelabschnitt befestigbar. Alternativ können auch eine Klemmverbindung oder ähnliche handhabungsfreundliche Fixiersysteme zur Befestigung des Stempelabschnitts am Verbindungsabschnitt zum Einsatz kommen.

In Weiterbildung der Erfindung weist die Kontaktfläche einen den Stempelabschnitt autozentrierenden Anschlagbereich auf. Dies dient zur Gewährleistung einer hinreichend präzise sich einstellenden Stempelwerkzeug-Geometrie, da der Fixiervorgang des Stempelabschnitts am Verbindungsabschnitt gegebenenfalls die negative Auswirkung haben kann, dass sich eine nicht erwünschte Geometrieabweichung am Stempelwerkzeug einstellt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Stempelabschnitt wenigstens teilweise formschlüssig im Aufnahmesitz aufgenommen unter Einnahme einer hinsichtlich auftretender Betriebskräfte lagestabilen Betriebsposition. Hierdurch können auch gegebenenfalls angreifende Wechselbeanspruchungen, das heißt am Stempelwerkzeug auftretende Druck- und/oder Zugbeanspruchungen, unter Beibehaltung einer definierten Betriebsposition des am Verbindungsabschnitt fixierten Stempelabschnitts kompensiert werden.

Mit Vorteil ist die Kontaktfläche wenigstens teilweise komplementär zur Außenkontur des Halteelements ausgebildet und weist einen das Halteelement autozentrierenden Anschlagbereich auf. Somit begünstigt die Kontaktfläche auch ein korrektes Fixieren des Halteelements am Verbindungsabschnitt unter Zwischenanordnung des Stempelabschnitts in einer definierten Betriebsposition.

Der Stempelabschnitt enthält vorzugsweise eine Mehrzahl an Bearbeitungsseiten, wobei sich nach einer geeigneten Anordnung des Stempelabschnitts am Verbindungsabschnitt mindestens eine Bearbeitungsseite in einer aktiven Betriebsstellung und die weiteren Bearbeitungsseiten in einer passiven Betriebsstellung befinden. Somit ist der Stempelabschnitt durch eine vorteilhafte Mehrfachverwendbarkeit gekennzeichnet auf Grund seiner Mehrzahl an Bearbeitungsseiten, die bei entsprechender Positionierung des Stempelabschnitts am Verbindungsabschnitt nacheinander jeweils in eine aktive Betriebstellung gebracht werden können. Hierbei wird diesbezüglich unter „aktiver Betriebstellung" eine sich in Bearbeitungsposition befindende Bearbeitungsseite verstanden, während die sich in „passiver Betriebsstellung" befindenden anderen Bearbeitungsseiten nicht in einer Bearbeitungsposition angeordnet sind.

Die Bearbeitungsseiten können in einem Umfangsbereich des Stempelabschnitts und zueinander in einer Winkelstellung angeordnet sein. Hierdurch ist es möglich, einen verhältnismäßig kompakt ausgebildeten Stempelabschnitt hinsichtlich einer Werkstückbearbeitung flexibel unter Ausnutzung mehrerer Bearbeitungsseiten einsetzen zu können.

An jeder Bearbeitungsseite kann mindestens ein Stempelsteg radial nach außen vorstehen. Dies ermöglicht, einen mittleren Bereich des Stempelabschnitts zur Fixierung desselben zu nutzen unabhängig von den jeweiligen Stempelbearbeitungsflächen beziehungsweise -kanten. Beispielsweise können drei zueinander unter einem Winkel von 120° angeordnete Stempelstege vorgesehen sein.

Alle Stempelstege des am Verbindungsabschnitt befestigten Stempelabschnitts stehen mit Vorteil wenigstens teilweise vom Verbindungsabschnitt nach außen vor, wobei ein Stempelsteg in der aktiven Betriebsstellung steht und die anderen Stempelstege in einer zugehörigen passiven Betriebsstellung angeordnet sind. Hierdurch wird eine kompakte Ausgestaltung des Stempelwerkzeugs und eine beschädigungssichere Fixierung des Stempelabschnitts am Verbindungsabschnitt ermöglicht.

In Weiterbildung der Erfindung weist der Stempelabschnitt mindestens eine definierte Anschlagkante auf, die in Betriebsstellung mit dem Anschlagbereich des Aufnahmesitzes in Kontakt steht. Dabei kann die Anschlagkante Teil eines Stempelstegs sein, von welchem sie zum Beispiel seitlich vorsteht, oder auch unabhängig zu den Stempelstegen ausgebildet sein.

Der Stempelabschnitt ist nach einer bevorzugten Ausführungsform als ein im Wesentlichen ebenes Werkzeugblatt ausgebildet mit einer mittig angeordneten Befestigungsöffnung. Dabei kann der Stempelabschnitt ein in der Draufsicht im Wesentlichen dreieckförmiges Bearbeitungselement sein mit in den Eckbereichen vorstehenden, geeignet ausgebildeten Bearbeitungsseiten und mit zwischen den Eckbereichen angeordneten Anschlagkanten. Alternativ kann der Stempelabschnitt auch ein in der Draufsicht im Wesentlichen sternförmiges Bearbeitungselement sein mit in den Sternspitzenbereichen vorstehenden, geeignet ausgebildeten Bearbeitungsseiten und mit zwischen den Sternspitzenbereichen angeordneten Anschlagkanten. Derartig ausgebildete Stempelabschnitte sind fertigungstechnisch verhältnismäßig einfach und kostengünstig herstellbar.

Der Verbindungsabschnitt ist vorzugsweise als Werkzeugschaft ausgebildet. Dabei sind vielfältige Schaftgeometrien denkbar bei gleichzeitigem Einsatz eines zerstörungsfrei vom Verbindungsabschnitt trennbaren Stempelabschnitts.

Das Stempelwerkzeug kann ein Stanzwerkzeug oder ein Prägewerkzeug sein. Das erfindungsgemäße Gestaltungskonzept eines Stempelwerkzeugs lässt sich besonders effektiv an derartigen Bearbeitungswerkzeugen realisieren.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.

Die Erfindung wird anhand mehrerer bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf eine schematische Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigen:

1 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Stempelwerkzeugs gemäß einer ersten Ausführungsform;

2 eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Stempelwerkzeugs der 1 gemäß der Schnittlinie II-II;

3 eine schematische Perspektivdarstellung eines erfindungsgemäßen, montierten Stempelwerkzeugs entsprechend einer zweiten, alternativen Ausführungsform und

4 eine schematische Perspektivdarstellung demontierter Werkzeugteile des Stempelwerkzeugs der 3.

Die 1 bis 4 zeigen in unterschiedlichen Schnittdarstellungen eine erste Ausführungsform (1 und 2) beziehungsweise anhand zweier Perspektivdarstellungen eine zweite Ausführungsform (3 und 4) eines erfindungsgemäßen Stempelwerkzeugs 10. Dabei kann das Stempelwerkzeug 10 ein Stanzwerkzeug oder ein Prägewerkzeug sein. Bei beiden Ausführungsformen weist das Stempelwerkzeug 10 einen Stempelabschnitt 12 und einen Verbindungsabschnitt 14 auf. Der Verbindungsabschnitt 14 dient zur Montage des Stempelwerkzeugs 10 an einer nicht in den Figuren dargestellten Werkzeugmaschine, während der Stempelabschnitt 12 zur eigentlichen Bearbeitung eines Werkstücks 46 (siehe 1 und 2) vorgesehen ist, beispielsweise zu einer Präge- oder Stanzbearbeitung.
Der Stempelabschnitt 12 ist mittels eines Befestigungssystems 16 zerstörungsfrei trennbar am Verbindungsabschnitt 14 fixiert. Hierzu weist der Verbindungsabschnitt 14 einen Stempelabschnitt-Aufnahmesitz 18 auf, in welchem der Stempelabschnitt 12 befestigbar ist unter Einnahme einer definierten Betriebsstellung (siehe insbesondere 1 und 3). Entsprechend 4 enthält der Aufnahmesitz 18 eine wenigstens teilweise komplementär zur Außenkontur des Stempelabschnitts 12 ausgebildete Kontaktfläche 20 und eine Anpressfläche 22 eines Halteelements 24. Dabei ist das Halteelement 24 mittels einer Schraubverbindung 26 zerstörungsfrei am sich in Betriebsstellung befindenden Stempelabschnitt 12 befestigbar. Die Kontaktfläche 20 ist mit einem den Stempelabschnitt 12 autozentrierenden Anschlagbereich 28 versehen. Somit ist der Stempelabschnitt 12 teilweise formschlüssig im Aufnahmesitz 18 aufgenommen unter Einnahme einer lagestabilen Betriebsposition, in welcher bei einer Werkstückbearbeitung auftretende Betriebskräfte vom Stempelwerkzeugzeug 10 kompensiert werden können. Die Kontaktfläche 20 ist teilweise komplementär zur Außenkontur des Halteelements 24 ausgebildet und weist einen das Halteelement 24 autozentrierenden Anschlagbereich 30 auf.
Der Stempelabschnitt 12 enthält drei Bearbeitungsseiten 32, 34, 36, wobei sich eine Bearbeitungsseite 32 – nach einer geeigneten Anordnung des Stempelabschnitts 12 am Verbindungsabschnitt 14 – in einer aktiven Betriebsstellung befindet und die weiteren zwei Bearbeitungsseiten 34, 36 in einer passiven Betriebsstellung angeordnet sind. Die Bearbeitungsseiten 32, 34, 36 sind in einem Umfangsbereich des Stempelabschnitts 12 und zueinander unter Einschluss eines Winkels von 120° angeordnet. An jeder Bearbeitungsseite 32, 34, 36 steht ein zugehöriger Stempelsteg 38 radial nach außen vor, so dass auch drei, zueinander unter einem Winkel von 120° angeordnete Stempelstege 38 vorgesehen sind. Gemäß 3 stehen alle Stempelstege 38 des am Verbindungsabschnitt 14 befestigten Stempelabschnitts 12 teilweise vom Verbindungsabschnitt 14 nach außen vor. Dabei steht einer der Stempelstege 38 in der aktiven Betriebsstellung und die anderen Stempelstege 38 in einer zugehörigen passiven Betriebsstellung. Der Stempelabschnitt 12 enthält definiert angeordnete Anschlagkanten 40, die von den Stempelstegen 38 abstehen (siehe 4) beziehungsweise sich an die Stempelstege 38 anschließen können (siehe 1). Die Anschlagkanten 40 stehen in Betriebsstellung mit dem Anschlagbereich 28 des Aufnahmesitzes 18 in Berührungskontakt.
Der Stempelabschnitt 12 ist als ein im Wesentlichen ebenes Werkzeugblatt ausgebildet mit einer mittig angeordneten Befestigungsöffnung 42. Entsprechend den 1 und 2 ist der Stempelabschnitt 12 ein in der Draufsicht im Wesentlichen dreieckförmiges Bearbeitungselement mit in den Eckbereichen vorstehenden, geeignet ausgebildeten Bearbeitungsseiten 32, 34, 36 und mit zwischen den Eckbereichen angeordneten Anschlagkanten 40. Gemäß den 3 und 4 kann der Stempelabschnitt 12 auch ein in der Draufsicht im Wesentlichen sternförmiges Bearbeitungselement sein mit in den Sternspitzenbereichen vorstehenden, geeignet ausgebildeten Bearbeitungsseiten 32, 34, 36 und mit zwischen den Sternspitzenbereichen angeordneten Anschlagkanten 40. Bei beiden Ausführungsbeispielen ist der Verbindungsabschnitt 14 als Werkzeugschaft ausgebildet. Das Stempelwerkzeug 10 ist ferner gemäß den 1 und 2 mit einer an sich bekannten Abstreifhülse 44 versehen.
Vorteilhafterweise ist es nun möglich, bei unzulässig hohem Verschleiß einer aktiven Bearbeitungsseite eines Stempelabschnitts 12 denselben Stempelabschnitt vom Verbindungsabschnitt 14 zerstörungsfrei zu lösen, anschließend entsprechend der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele um 120° um seine Mittelachse (Achse der Befestigungsöffnung 42) zu drehen und schließlich wieder am Verbindungsabschnitt 14 derart zu fixieren, dass nun eine der beiden anderen Bearbeitungsseiten desselben Stempelabschnitts 12 in der aktiven Betriebsstellung angeordnet ist. Hierdurch kann eine korrekte Werkstückbearbeitung mittels eines einzigen Stempelwerkzeugs 10 beziehungsweise Stempelabschnitts 12 gewährleistet werden und gleichzeitig aufgrund der Mehrfachverwendbarkeit des Stempelabschnitts 12 ein Kostenvorteil gegenüber traditionellen, einteiligen Stempelwerkzeugen erzielt werden. Bei den o ben beschriebenen Ausführungsbeispielen beträgt der Kostenvorteil etwa 70%.
Die weitere konstruktive Ausgestaltung und Funktionsweise des Stempelwerkzeugs 10 ist an sich bekannt, so dass diesbezüglich auf eine eingehendere Beschreibung verzichtet wird.

Claims

Stempelwerkzeug (10) mit einem Stempelabschnitt (12) und einem zur Montage des Stempelwerkzeugs (10) an einer Werkzeugmaschine vorgesehenen Verbindungsabschnitt (14), dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelabschnitt (12) mittels eines Befestigungssystems (16) zerstörungsfrei trennbar am Verbindungsabschnitt (14) fixierbar ist.
Stempelwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (14) einen Stempelabschnitt-Aufnahmesitz (18) aufweist, in welchem der Stempelabschnitt (12) befestigbar ist unter Einnahme einer definierten Betriebsstellung.
Stempelwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmesitz (18) durch eine wenigstens teilweise komplementär zur Außenkontur des Stempelabschnitts (12) ausgebildete Kontaktfläche (20) und durch eine Anpressfläche (22) eines Halteelements (24) gebildet wird.
Stempelwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (24) mittels einer Schraubverbindung (26) zerstörungsfrei am sich in Betriebsstellung befindenden Stempelabschnitt (12) befestigbar ist.
Stempelwerkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (20) einen den Stempelabschnitt (12) autozentrierenden Anschlagbereich (28) aufweist.
Stempelwerkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelabschnitt (12) wenigstens teilweise formschlüssig im Aufnahmesitz (18) aufgenommen ist unter Einnahme einer hinsichtlich auftretender Betriebskräfte lagestabilen Betriebsposition.
Stempelwerkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (20) wenigstens teilweise komplementär zur Außenkontur des Halteelements (24) ausgebildet ist und einen das Halteelement (24) autozentrierenden Anschlagbereich (30) aufweist.
Stempelwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelabschnitt (12) eine Mehrzahl an Bearbeitungsseiten (32, 34, 36) aufweist, wobei sich nach einer geeigneten Anordnung des Stempelabschnitts (12) am Verbindungsabschnitt (14) mindestens eine Bearbeitungsseite (32) in einer aktiven Betriebsstellung und die weiteren Bearbeitungsseiten (34, 36) in einer passiven Betriebsstellung befinden.
Stempelwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bearbeitungsseiten (32, 34, 36) in einem Umfangsbereich des Stempelabschnitts (12) und zueinander in einer Winkelstellung angeordnet sind.
Stempelwerkzeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Bearbeitungsseite (32, 34, 36) mindestens ein Stempelsteg (38) radial nach außen vorsteht.
Stempelwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass drei, zueinander unter einem Winkel von 120° angeordnete Stempelstege (38) vorgesehen sind.
Stempelwerkzeug nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass alle Stempelstege (38) des am Verbindungsabschnitt (14) befestigten Stempelabschnitts (12) wenigstens teilweise vom Verbindungsabschnitt (14) nach außen vorstehen, wobei ein Stempelsteg (38) in der aktiven Betriebsstellung steht und die anderen Stempelstege (38) in einer zugehörigen passiven Betriebsstellung angeordnet sind.
Stempelwerkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelabschnitt (12) mindestens eine definierte Anschlagkante (40) aufweist, die in Betriebsstellung mit dem Anschlagbereich (28) des Aufnahmesitzes (18) in Kontakt steht.
Stempelwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelabschnitt (12) als ein im Wesentlichen ebenes Werkzeugblatt ausgebildet ist mit einer mittig angeordneten Befestigungsöffnung (42).
Stempelwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelabschnitt (12) ein in der Draufsicht im Wesentlichen dreieckförmiges Bearbeitungselement ist mit in den Eckbereichen vorstehenden, geeignet ausgebildeten Bearbeitungsseiten (32, 34, 36) und mit zwischen den Eckbereichen angeordneten Anschlagkanten (40).
Stempelwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempelabschnitt (12) ein in der Draufsicht im Wesentlichen sternförmiges Bearbeitungselement ist mit in den Sternspitzenbereichen vorstehenden, geeignet ausgebildeten Bearbeitungsseiten (32, 34, 36) und mit zwischen den Sternspitzenbereichen angeordneten Anschlagkanten (40).
Stempelwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungsabschnitt (14) als Werkzeugschaft ausgebildet ist.
Stempelwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Stanzwerkzeug oder ein Prägewerkzeug ist.