DE19808399C1 - Mehrfachwerkzeug - Google Patents

Abstract

Ein Mehrfachwerkzeug für Stanzvorrichtungen besitzt ein Treiberelement (14), das jeweils mit einem von mehreren Stanzstempeln (38) zusammenwirkt. Diese sind in Stanzrichtung geführt und werden von einer Rückholplatte (46) aus der Stanzstellung in die Ruhestellung mitgenommen. Bei den bisher bekannten Mehrfachwerkzeugen ist es problematisch, daß die Stanzstempel (38) an der Rückholplatte (46) hängen und während der Betätigung eines anderen Stanzstempels (38) nach unten fallen können. Dabei können die Kanten die empfindliche Oberfläche eines Werkstückes beschädigen. Um ein unbeabsichtigtes Herausbewegen freier Stanzstempel zu vermeiden wird vorgeschlagen, daß zwischen den Stanzstempeln (38) und ihren Führungen (36) Haltelemente vorgesehen sind. Die durch diese übertragbare Axialkraft ist größer als die Gewichtskraft der Stanzstempel (38) durch die bei der Stanz- und Rückstellbewegung wirkenden Kräfte, jedoch überwindbar.

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Mehrfachwerkzeug für Stanzvorrichtungen mit einem in einer Aufnahme drehfest sitzenden, in Stanzrichtung geführten Treiberelement, zwi­ schen dessen Treiberkopf und der Aufnahme eine Rückstellfe­ der vorgesehen ist, einem exzentrisch am Treiberelement an­ geordneten Treiberbolzen, der mit jeweils einem von mehre­ ren Stanzstempeln zusammenwirkt, die in einem relativ zur Aufnahme drehbaren Führungselement ringförmig in Stanzrich­ tung geführt angeordnet sind, und einer Rückholplatte, die in axialer Richtung unbeweglich mit dem Treiberelement und in Drehrichtung unbeweglich mit dem Führungselement verbun­ den ist, wobei durch die Rückholplatte eine Mitnahme der Stanzstempel aus der Stanzstellung in die Ruhestellung er­ folgt.

Derartige Mehrfachwerkzeuge, die beispielsweise mit acht verschiedenen Stempelwerkzeugen versehen sind, werden z. B. in einer Rotationsstation von Stanzvorrichtungen einge­ setzt, in denen der jeweils für den nächsten Bearbeitungs­ schritt benötigte Stanzstempel mit Hilfe eines von außen in eine Nut in dem Führungselement eingreifenden Keils in die Position unter dem Treiberbolzen gedreht wird. Bei entspre­ chender Werkzeugbestückung können mit derartigen Werkzeugen neben Stanzvorgängen auch Nippelvorgänge durchgeführt wer­ den. Die Hubzahlen im Betrieb erreichen ohne weiteres 400 Hübe pro Minute, wobei in der Zeit zwischen zwei Hüben das Verdrehen des Führungselements bezüglich der Aufnahme stattfindet. Ein solches Mehrfachwerkzeug ist aus der Serie 51 der Firma Finn-Power bekannt.

Ein weiteres Mehrfachwerk­ zeug, das von dem eingangs beschriebenen durch einen dreh­ baren Stanzstempel und einen Rückholmechanismus ohne Rück­ holplatte abweicht, ist in der EP 0 579 217 A1 beschrieben.

Bei den bisher bekannten Mehrfachwerkzeugen hat es sich als problematisch herausgestellt, daß die an der Rückholplatte hängenden Stanzstempel infolge ihres Eigengewichts nach un­ ten fallen können, wenn der Treiberbolzen den ausgewählten Stanzstempel nach unten treibt und dabei die Rückholplatte mitgenommen wird. Da die Führungen der Stanzstempel im Füh­ rungselement nach unten offen sind, kann es vorkommen, daß die herausfallenden freien Stanzstempel mit ihren geschlif­ fenen Kanten die Oberfläche eines zu bearbeitenden Werk­ stückes an einer später sichtbaren Stelle beschädigen. Dies fällt insbesondere bei polierten oder bereits mit einem Überzug oder einer Beschichtung versehenen Werkstücken op­ tisch sehr störend auf.

Ein weiteres Problem bei bekannten Werkzeugen besteht dar­ in, daß ein freier Stempel, der sich infolge seines Eigen­ gewichts nach unten verlagert hat, beim Wiederanheben des Treiberelements von der Rückholplatte schlagartig nach oben gerissen wird. Dabei kann es vorkommen, daß aufgrund der hohen Hubgeschwindigkeit der betreffende Stanzstempel über seine Ruhestellung hinaus gestoßen wird. Um zu vermeiden, daß ein derartig verlagerter Stanzstempel bei dem einem Stanzhub unmittelbar folgenden Verdrehen des Führungsele­ ments seitlich gegen den Treiberbolzen gefahren wird, was zu einer erheblichen Beschädigung oder gar Zerstörung des Werkzeuges führen würde, ist es bei bekannten Werkzeugen unerläßlich, oberhalb der Stanzstempel eine Scheibe vorzu­ sehen, die eine Verlagerung der Stanzstempel über die Ruhe­ stellung hinaus verhindert. Im Bereich des Treiberbolzens verfügt die Scheibe über eine Aussparung, die das Zusammen­ wirken zwischen dem Treiberbolzen und dem jeweils ausge­ wählten Stanzstempel ermöglicht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht ausgehend vom eingangs genannten Stand der Technik darin, ein Mehrfachwerk­ zeug für Stanzvorrichtungen zu schaffen, bei welchem ein unbeabsichtigtes Herausbewegen freier Stanzstempel auf das Werkstück während eines Stanzhubes vermieden wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwi­ schen den Stanzstempeln und ihren Führungen im Führungsele­ ment Halteelemente vorgesehen sind, mit Hilfe derer eine axiale Haltekraft zwischen den Stanzstempeln und den Führungen aufbringbar ist, die größer als die Gewichtskraft der Stanzstempel ist, wobei die Haltekraft der Halteelemente durch die bei der Stanz- und Rückstellbewegung wirkenden Kräfte überwindbar ist.

Da die freien Stanzstempel bei der Betätigung des ausge­ wählten Stanzstempels im wesentlichen frei von Kräften sind, genügen vergleichsweise schwach dimensionierte Halte­ elemente, die lediglich mit ausreichender Sicherheit die statische Gewichtskraft der Stanzstempel auffangen müssen. Damit verhindern sie ein Herausgleiten der Stanzstempel nach unten und das eventuelle Beschädigen einer empfindli­ chen Werkstückoberfläche.

Weil die nicht im Einsatz befindlichen Stanzstempel ihre Ruhelage nicht mehr verlassen, besteht auch beim Wiederan­ heben der Rückholplatte durch das zwischen Aufnahme und Treiberkopf wirkende Federelement nicht die Gefahr, daß sie über ihre Ruhestellung hinaus bewegt werden. Eine Fang­ scheibe, wie sie bei bisherigen Werkzeugen unerläßlich ist, kann daher grundsätzlich entfallen oder ist nur noch für den Fall zweckdienlich, daß es infolge eines Versagens ei­ nes Halteelements doch zu einer ungewünschten Verlagerung eines Stanzstempels kommt.

Für die Halteelemente sind verschiedene Ausführungsformen denkbar. Eine erste Alternative sieht vor, daß als Halte­ elemente an den Stanzstempeln oder ihren Führungen Rastele­ mente vorgesehen sind, die in Ruhestellung einen Formschluß zwischen den Stanzstempeln und ihren Führungen herstellen und bei einer Stanzbewegung der Stanzstempel radial ausweichen. Als Rastelemente kommen Kugeln oder Elemente mit einer Schräg­ fläche in Frage, die in Ruhestellung unter der Last einer Feder in Vertiefungen in den Stanzstempeln oder ihren Füh­ rungen ruhen. Als Rastelemente können auch Sprengringe vor­ gesehen sein, die mit einer Schrägfläche an den Stanzstem­ peln oder den Führungen zusammenwirken und unter dem Stanz­ hub eines Stanzstempels aufweitbar oder komprimierbar sind.

Rastelemente haben den Vorteil, daß sich ihre Haltekraft rechnerisch sehr exakt bestimmen und in der Praxis sehr ge­ nau einhalten läßt. Dem steht ein erhöhter konstruktiver Aufwand gegenüber, da einerseits die konstruktiv aufwendi­ gen Rastelemente und andererseits die Vertiefungen an den Stanzstempeln oder ihren Führungen angebracht werden müs­ sen.

Eine erste Alternative zu den Rastelementen bilden Reibele­ mente, die als Halteelemente an den Stanzstempeln oder de­ ren Führungen vorgesehen sind. Reibelemente sind vom kon­ struktiven Aufwand her einfacher als Rastelemente und er­ lauben es beispielsweise, erfindungsgemäße Stanzstempel in konstruktiv unveränderten herkömmlichen Mehrfachwerkzeugen einzusetzen, die im Bereich ihres Schaftes über wenigstens ein Reibelement verfügen, das zur Anlage an der glatten Führung elastisch über den Passungsdurchmesser hinausragt.

Als Reibelemente kommen O-Ringe, Sprengringe oder radial federbelastete Reibkörper in Frage, die an den Stanzstem­ peln oder deren Führungen angeordnet sein können. Die ra­ diale Anlagekraft der Reibelemente an dem gegenüberliegen­ den Körper sorgt für eine ausreichende Kraftaufnahme in axialer Richtung, um die Gewichtskraft des jeweiligen Stanzstempels aufzufangen. Reibkörper aus weicheren Materia­ lien als Metall sind zu bevorzugen, um eine Beschädigung der Gleitfläche im langfristigen Betrieb zu vermeiden.

Eine dritte Alternative für die Halteelemente sind Rückhal­ tefedern, die zwischen Köpfen der Stanzstempel und der Rückholplatte oder zwischen im Schneidenbereich an dem Führungselement vorgesehenen Niederhaltern oder Abstreifern und den Stanz­ stempeln vorgesehen sind.

Federelemente verlangen zwar nach einem höheren Aufwand bei der Montage, unterliegen jedoch auf der anderen Seite im Betrieb nur einem vergleichsweise geringen Verschleiß.

Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnung näher auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen.

Die Abbildung zeigt ein Mehrfachwerkzeug 10 und einen zuge­ hörigen Matrizenhalter 12, der jedoch für die zu beschrei­ bende Neuerung ohne Bedeutung ist.

Das Mehrfachwerkzeug 10 besitzt ein Treiberelement 14 mit einem aufgeschraubten Treiberkopf 16, das drehfest in einer Aufnahme 18 sitzt und von dieser in Stanzrichtung geführt ist. Zwischen dem Treiberkopf 16 und der Aufnahme 18 ist ein Tellerfederpaket 20 angeordnet, das das Treiberelement 14 in die Ruhestellung mitnimmt, die durch die Anlage einer ringförmigen Erweiterung 22 des Treiberelements 14 an der Unterseite der Aufnahme 18 definiert ist. Die Verdrehsiche­ rung zwischen dem Treiberelement 14 und der Aufnahme 18 be­ steht aus einem in dem Treiberelement 14 sitzenden Zylin­ derbolzen 24, der in eine Längsnut 26 in der Innenumfangs­ fläche der Aufnahme 18 eingreift.

In der ringförmigen Erweiterung 22 ist an einer Stelle eine Aufnahmeöffnung 28 vorgesehen, die einen Treiberbolzen 30 aufnimmt. Der Treiberbolzen 30 stellt das eigentliche Trei­ berelement dar, welches das zu betätigende Stempelwerkzeug nach unten treibt.

Die Einheit aus Treiberelement 14, Aufnahme 18 und Treiber­ bolzen 30 sitzt in einem relativ zu ihr drehbaren Führungs­ element 32, das über eine seitliche Längsnut 34 verfügt, in die zum Verdrehen des Führungselements ein nicht darge­ stellter Keil einführbar ist. Das Führungselement 32 ver­ fügt über acht ringförmig angeordnete Führungsbohrungen 36, in welchen Stanzstempel 38 geführt sind. Die Stanzstempel sind im gleichen Radius zur Zentrumsachse des Mehrfachwerk­ zeuges 10 angeordnet, wie die Aufnahmeöffnung 28 für den Treiberbolzen 30, so daß dieser mit dem jeweils in die Po­ sition unter ihm gedrehten Stanzstempel 38 zusammenwirken kann.

Die Stanzstempel 38 verfügen jeweils über einen Stempelkopf 40, der einen etwas größeren Durchmesser als der Schaft der Stanzstempel 38 besitzt, wobei die Stanzstempel 38 mit dem entstehenden Absatz 42 auf den Lochrändern von Durchgangs­ bohrungen 44 in einer Rückholplatte 46 ruhen. Die Rückhol­ platte 46 ist zwischen dem Treiberelement 14 und einem mit diesem verschraubten Zentrierelement 48 angeordnet und be­ wegt sich dementsprechend in axialer Richtung gemeinsam mit Treiberelement 14. Die Aufgabe der Rückholplatte 46 besteht darin, den jeweils durch den Treiberbolzen 30 betätigten Stanzstempel 38 aus der Stanzstellung in die Ruhestellung mitzunehmen, wenn das Treiberelement 14 durch das Tellerfe­ derpaket 20 in seine Ruhestellung bewegt wird. Ein Axialsi­ cherungsring 50 an dem Zentrierelement 48 sorgt dafür, daß das Führungselement 32 gemeinsam mit den Stanzstempeln 38, dem Zentrierelement 48 und der Rückholplatte 46 nach dem Lösen einer Befestigungsschraube 52 von der Einheit aus Treiberelement 14 und Aufnahme 18 trennbar ist. Federele­ mente 54 dienen dazu, die Einheit aus Rückholplatte 46 und Zentrierelement 48 auch dann in der Ruhestellung zu halten, wenn das Treiberelement 14 und die Aufnahme 18 entfernt sind und folglich kann das Tellerfederpaket 12 das Zen­ trierelement 48 nicht gegen einen Absatz 56 an dem Füh­ rungselement 32 ziehen.

Die Stanzstempel 38 verfügen im Bereich ihrer geführten Schaftflächen über Umfangsnuten 58 mit gekrümmten oder schräg stehenden Flanken, die mit Sprengringen 60 zusammen­ wirken, die in Umfangsnuten 62 in den Führungsbohrungen 36 angeordnet sind. Die Umfangsnuten 62 in den Führungsbohrun­ gen 36 besitzen dabei einen radial erweiterten Durchmesser. Alternativ könnten auch O-Ringe in den Umfangsnuten 58 sit­ zen und teilweise in die Umfangsnuten 62 eingreifen.

Unterhalb der Stanzstempel 38 sind Abstreifer 64 vorgese­ hen, die in üblicher Funktion bei der dargestellten Ausfüh­ rungsform keine Besonderheiten aufweisen.

Die Sprengringe 60 sind so beschaffen, daß sie sich in der abgebildeten Ruhestellung in die Umfangsnut 58 in der Schaftoberfläche der Stanzstempel 38 legen und daher in der Lage sind, bis zu einem gewissen Umfang Axialkräfte zwi­ schen den Stanzstempeln 38 und dem Führungselement 14 zu übertragen. Hierdurch wird das Eigengewicht der Stanzstem­ pel aufgefangen, so daß freie Stanzstempel 38, die nicht unter dem Einfluß des Treiberbolzens 30 stehen, während ei­ nes Stanzhubes unverändert in ihrer Ruhestellung gehalten werden. Ein Herausfallen der betreffenden Stanzstempel aus ihren Führungen nach unten wird zuverlässig vermieden und eine Beschädigung des darunterliegenden Werkstückes ausge­ schlossen.

Im Bereich des betätigten Stanzstempels 38, der unterhalb des Treiberbolzens 30 liegt, wird der Sprengring 60 durch die Schrägflächen der Umfangsnut 58 unter der Einwirkung des Stanzhubes aufgeweitet und nach außen in die radial er­ weiterte Umfangsnut 62 gedrängt. Anschließend kann der Stanzstempel 38 problemlos nach unten getrieben werden, oh­ ne daß der Sprengring 60 dieser Bewegung noch einen nen­ nenswerten Widerstand entgegensetzen würde.

Während der Rückholbewegung nimmt die Rückholplatte 46 den betätigten Stanzstempel 38 mit zurück in die Ruhestellung, in welcher der zuvor vorgespannte Sprengring 60 wieder in die Umfangsnut 58 einschnappt.

Statt des beschriebenen Sprengrings 60 als Rastelement sind auch andere Halteelemente zwischen den Führungsbohrungen 36 und den Stanzstempeln 38 denkbar. Neben Reibelementen, z. B. O-Ringe, die entweder an den Stanzstempeln 38 angeordnet sind und auf die Innenflächen der Führungsbohrungen 36 wir­ ken oder umgekehrt, sind auch Federelemente denkbar, die zwischen der Rückholplatte 46 und den Stempelköpfen 40 oder zwischen den Abstreifern 64 und den Stanzstempelschäften angeordnet sein können.

Besonders vorteilhaft ist es, die Führungsbohrungen 46 ent­ sprechend den bisher üblichen Mehrfachwerkzeugen unverän­ dert glatt zu belassen und die Stanzstempel 38 mit radial elastisch nach außen ragenden Reibelementen zu versehen, die an den Innenflächen der Führungsbohrung 36 anliegen und daher die nicht verwendeten Stanzstempel 38 in ihrer Ruhe­ stellung festhalten.

Oberhalb der Stanzstempelköpfe 40 ist eine Rückhaltescheibe 66 dargestellt, die drehfest mit dem Treiberelement 14 ver­ bunden ist und im Bereich des Treiberbolzens 30 über eine entsprechende Durchgangsbohrung 68 verfügt. Die Aufgabe der Rückhaltescheibe 66 besteht bei Montagewerkzeugen ohne Hal­ teelemente zwischen den Führungsbohrungen 36 und den Stanz­ stempeln 38 darin, diejenigen Stanzstempel daran zu hin­ dern, unter der Schlageinwirkung der Rückholplatte 46 über ihre Ruhestellung hinaus zu springen, die sich infolge ih­ rer Schwerkraft während eines Stanzhubes abgesenkt haben. Durch die Sprengringe 60 oder sonstige Halteelemente können die Stanzstempel 38 auch unter hoher dynamischer Belastung nicht mehr über ihre Ruhestellung hinaus gelangen, da eine Rückstellbewegung der Stanzstempel nur im Bereich des je­ weils aktivierten Stanzstempels 38 erfolgt und dort der Treiberbolzen 30 einer übermäßigen Rückverlagerung des Stanzstempels entgegenwirkt.

Sollte es infolge von Verschleiß zu einem Ausfall einzelner Halteelemente kommen, verhindert die Rückhaltescheibe 66 eine Rückverlagerung des entsprechenden Stanzstempels. Wei­ tergehende Beschädigungen des Werkzeuges 10 sind ausge­ schlossen.

Claims (11)

1. Mehrfachwerkzeug für Stanzvorrichtungen mit einem in einer Aufnahme (18) drehfest sitzenden, in Stanzrich­ tung geführten Treiberelement (14), zwischen dessen Treiberkopf (16) und der Aufnahme (18) eine Rückstell­ feder vorgesehen ist, einem exzentrisch am Treiberele­ ment (14) angeordneten Treiberbolzen (30), der mit je­ weils einem von mehreren Stanzstempeln (38) zusammen­ wirkt, die in Stanzrichtung geführt in einem relativ zur Aufnahme (18) drehbaren Führungselement (32) ring­ förmig angeordnet sind, und einer Rückholplatte (46), die in axialer Richtung unbeweglich mit dem Treiberele­ ment (14) und in Drehrichtung unbeweglich mit dem Füh­ rungselement (32) verbunden ist, wobei durch die Rück­ holplatte (46) eine Mitnahme der Stanzstempel (38) aus der Stanzstellung in die Ruhestellung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Stanzstempeln (38) und ihren Führungen (36) im Führungselement (32) Halteele­ mente vorgesehen sind, mit Hilfe derer eine axiale Hal­ tekraft zwischen den Stanzstempeln (38) und den Führun­ gen (36) aufbringbar ist, die größer als die Gewichts­ kraft der Stanzstempel (38) ist, wobei die Haltekraft der Halteelemente durch die bei der Stanz- und Rückstellbewegung wirkenden Kräfte überwindbar ist.

2. Mehrfachwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß als Halteelemente an den Stanzstempeln (38) oder ihren Führungen (36) Rastelemente vorgesehen sind, die in Ruhestellung einen Formschluß zwischen den Stanzstempeln (38) und ihren Führungen (36) herstellen und bei einer Stanzbewegung der Stanzstempel (38) ra­ dial ausweichen.

3. Mehrfachwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Rastelemente Kugeln oder Elemente mit ei­ ner Schrägfläche sind, die in Ruhestellung unter der Last einer Feder in Vertiefungen in den Stanzstempeln oder ihren Führungen ruhen.

4. Mehrfachwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß an den Stanzstempeln (38) und/oder den Führun­ gen (36) als Rastelemente O-Ringe oder Sprengringe (60) festgelegt sind, die mit gekrümmten oder schrägen Flä­ chen (58) an den Stanzstempeln (38) oder den Führungen zu­ sammenwirken und unter der Stanzbewegung des jeweils zugehörigen Stanzstempels (38) aufweitbar oder kompri­ mierbar sind.

5. Mehrfachwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß als Halteelement zwischen den Stanzstempeln (38) und ihren Führungen (36) Reibelemente vorgesehen sind.

6. Mehrfachwerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stanzstempel (38) im Bereich ihrer Schäfte über wenigstens ein Reibelement verfügen, das zur An­ lage an der glatten Führung (36) elastisch über den Passungsdurchmesser hinausragt.

7. Mehrfachwerkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Reibelemente O-Ringe, Sprengringe oder radial federbelastete Reibkörper sind.

8. Mehrfachwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß als Halteelemente Rückhaltefedern zwischen Köpfen (40) der Stanzstempel (38) und der Rückholplatte (46) oder zwischen im Schneidenbereich an dem Führungs­ element (32) vorgesehenen Niederhaltern oder Abstrei­ fern (64) und den Stanzstempeln (38) vorgesehen sind.

9. Mehrfachwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Stanzstempel (38) im Kopfbereich über Absätze (42) verfügen, mit denen sie auf Lochrändern ihrer Führungsbohrungen (44) in der Rückholplatte (46) aufliegen.

10. Mehrfachwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückholplatte (46) zwischen dem Treiberelement (14) und einem mit diesem verschraubten Zentrierelement (48) angeordnet ist.

11. Mehrfachwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß wenigstens ein elastisches Element zwischen dem Treiberelement (14) und der Rückholplatte (46) vor­ gesehen ist und diese gegen einen Sicherungsring (50) am Zentrierelement (48) vorbelastet.