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Positionierungseinrichtung in einer Stanzmaschine Die Erfindung betrifft
eine Positionierungseinrichtung für ein zu hin- und hergehenden Arbeitsbewegungen
antreibbares Stanzwerkzeug in vorbestimmten Lagen relativ zu einer Aufnahme für
das Stanzwerkzeug in einer Stanzmaschine, die einen Vorrat für eine Mehrzahl von
Stanzwerkzeugen und eine programmgesteuerte Auswahlanordnung zum Überführen eines
vorbestimmten Stanzwerkzeuges zusammen mit einer Werkzeugaufnahme in eine Arbeitsposition
aufweist.
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Es sind Stanzmaschinen bekannt, mit deren Stanzwerkzeugen bestimmte
Formflächen aus flächenhaSten Werkstücken (im folgenden Bleche genannt) ausgestanzt
werden können. Derartige Stanzmaschinen sind auch geeignet, bestimmte Begrenzungskanten
an Blechen dadurch herzustellen, daß ein geeignetes Stanzwerkzeug jeweils nach Positionierungsbewegungen
des Werkstückes Arbeitshübe entlang der herzustellenden Kante des Bleches ausführt.
Die Positionierungsbewegungen können von Hand oder, jedenfalls bei modernen Maschinen,
in Abhängigkeit von einer Programmsteuerung (meist mit einem die Lage-Informationen
in numerischer Form enthaltenden Programmträger, z.B. einem Lochstreifen) erfolgen.
Die für die Bearbeitung eines bestimmten Werkstückes erforderlichen Stanzwerkzeuge
befinden sich in Aufnahmen, die auf einem Werkzeugträger, z.B. einem Werkzeugrevolver,
angeordnet sind. Eine programmgesteuerte Auswahlanordnung, die bei modernen Maschinen
meist von einem die Werkzeuginformationen in numerischer Form enthaltenden Programmträger,
z.B. einem Lochstreifen, gesteuert ist, sorgt für eine selbsttätige Überführung
eines Stanzwerkzeuges in seine Arbeitsposition (Stanzposition),
in
der es zur Ausführung der für die Bearbeitung des Werkstückes erforderlichen Hin-
und Herbewegungen antreibbar ist.
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Die Aufnahmen der Stanzwerkzeuge können bei bekannten Stanzmaschinen
dabei (gesteuert durch die Auswahlanordnung) von dem Werkzeugträger (im folgenden
kurz "Werkzeugrevolver" genannt, obwohl auch andere Werkzeugträger verwendbar sind)
selbst in ihre Arbeitsposition gebracht werden. Bei der Drehung des Revolvers zum
Zuführen eines anderen vorprogrammierten Stanzwerkzeuges in die Arbeitsposition
wird dann das nicht mehr benötigte Stanzwerkzeug aus der Arbeitsposition entfernt.
Die Aufnahmen für die Werkzeuge sind in diesem Fall zweckmäßig Bohrungen in dem
Werkzeugträger.
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Die Aufnahmen der Stanzwerkzeuge können bei bekannten Stanzmaschinen
aber auch durch eine besondere tiberführungsvorrichtung unterRerwendung eines Trägersystems
von dem Werkzeugrevolver in die Arbeitsposition und nach der Bearbeitung wieder
auf den Werkzeugrevolver überführt werden.
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Unter dem Begriff Stanzwerkzeug wird im Zusammenhang mit der Erfindung
im allgemeinen Stempel und zugehörige Matrize verstanden. Unter den Begriff fallen
aber auch Stanzstempel oder Stanzmatrizen für sich allein. Der Begriff "Stanzwerkzeug
ist im Zusammenhang mit der Erfindung jedoch nicht eng auf das eigentliche mit dem
Werkstück in Eingriff kommende Werkzeug beschränkt; unter diesem Begriff werden
vielmehr auch fest mit dem Werkzeug verbundene Werkzeughalter verstanden.
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Eine Werkzeugaufnahme ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Werkzeug
(oder sein fest mit diesem verbundener Halter bzw.
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Träger) in einer bestimmten Lage relativ zu ihr fixierbar ist und
in dieser fixierten Lage während der Bearbeitung eines Werkstückes verbleibt.
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Bei bekannten Maschinen sind bereits Einstellnuten in Werkzeugaufnahmen
mit kreisförmigem Querschnitt vorgesehen, mit denen ein bestimmter Formstempel im
Winkel zu den Werkstück- bzw. Maschinenkoordinaten eingestellt werden 0 kann. Die
Winkelabstände dieser Einstellnuten betragen 90 nur in einem Quadranten sind Einstellnuten
mit kleineren Winkelabständen vorgesehen, um Durchbrechungen oder Umrißlinien unter
bestimmen Winkeln stanzen zu können.
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Bei der industriellen Blechverarbeitung kommen oft Blechformen mit
spitzwinkligen Einschnitten oder Ausnehmungen vor, die auf den bekannten Stanzmaschinen
mit den vorhandenen Stanzwerkzeugen nur schwer oder gar nicht herstellbar sind und
die eine Nachbearbeitung von Hand erforderlich machen. Diese ist zeitraubend und
umständlich, da die oft großen und schweren Bleche von der "vollautomatischen" Stanzmaschine
abgenommen und zu einer Nachbearbeitung (Bohren, Schneiden oder Sägen) geeigneten
Vorrichtung transportiert werden müssen, nur um einen oder wenige Einschnitte fertigzustellen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, derartige
bis jetzt schwierige Bearbeitungsvorgänge auf#einer programmgesteuerten Stanzmaschine
selbst zu ermöglichen.
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Die Lösu#gemäß der Erfindung besteht darin, daß äquiangulare Positionsrasten
zum formschlüssigen Positionieren des Stanzwerkzeuges, das die Form eines spitzwinkligen
Keiles hat, relativ zu seiner Aufnahme vorgesehen sind und daß das Verhältnis eines
der konstanten Winkelabstände zwischen jeweils zwei benachbarten Positionsrasten
zu dem Keilwinkel des Stanzwerkzeuges oder das reziproke Verhältnis ganzzahlig ist.
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Die vorerwähnten spitzwinkligen Einschnitte bzw. Ausnehmungen können
an allen Stellen eines Werkstückes auftreten.
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Der Maschinenbenutzer ist daran interessiert,bei der Konstruktion
des Werkstückes von dessen späterer oft zufälliger Lage auf der Stanzmaschine bei
der Bearbeitung unabhängig zu sein. Eine optimale Freizügigkeit in den Bearbeitungsmöglichkeiten
erhält man gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung, bei der alle einander
benachbarten Positionsrasten in gleichen Winkelabständen voneinander angeordnet
sind, so daß die Winkelsunune aller Winkelabstände 3600 beträgt. Die Wahl des Winkelabstandes
ist an sich beliebig. Vorteilhaft ist aber ein Winkelabstand, mit dem sich lediglich
durch ganzzahliges Vervielfachen die technisch wichtigen Winkel 300, 450, 600 und
900 herstellen las-0 sen. Ein hierzu besonders geeigneter Winkelabtand ist 15 doch
können auch andere Winkelabstände gewählt werden, z.B.
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0 100.
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Die Positionsrasten können in einfacher Weise als äquiangulare Nuten
in der Aufnahme oder einem Halter für das Werkzeug ausgebildet sein.
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Die Erfindung ist bevorzugt bei Stanzmaschinen verwendbar, die einen
Revolver als Träger des Vorrates von Werkzeugaufnahmen aufweisen, und bei denen
die Auswahlanordnung von einem Programmträger steuerbar ist, der die Informationen
zur Auswahl des Werkzeuges in numerischer Form enthält.
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Die Erfindung wird anhand der ein Ausführungsbeispiel enthaltenden
Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: Figur 1 schematisch die wichtigsten Elemente
einer durch einen Programmträger, der die Steuerinformationen in numerischer Form
enthält, gesteuerte Stanzmaschine, Figur 2 einen ausschnittsweise dargestellten
Werkzeugrevolver mit einem Stanzwerkzeug, bestehend aus einem Stanzstempel und zugehöriger
Stanzmatrize, Figur 3 eine Draufscht auf einen Werkzeugträger in Form einer Matrizenauflage
(ohne Matrize), Figur 4 die zu der Matrizenauflage der Fig. 3 gehörige Matrize,
Figur 5 einen Schnitt nach Linie V-V in Fig. 1 durch einen Werkzeugträger für einen
Stanzstempel mit einer Bearbeitungsspitze von 300, Figur 6 einen Stempel mit einer
Bearbeitungsspitze von 150
In Figur 1 ist eine Revolverstanzmaschine
schematisch mit ihren wichtigsten konstruktiven und steuerungstechnischen Elementen
dargestellt. Sie weist einen Revolver 1 als Werkzeugträger auf, an dem Aufnahmen
2 für Werkzeuge 3 kreisförmig angeordnet sind. Der Revolver 1 besteht aus einem
oberen sichtbaren Teilrevolver 1a, in dessen Aufnahmen 2a die Stanzstempel 3a der
Stanzwerkzeuge 3 angeordnet sind, und einem unteren nicht sichtbaren Teilrevolver
(1b in Fig. 2), in dessen Aufnahmen (2b in Figur 3) die Stanzmatrizen (3b in Figur
4) angeordnet sind. Beide Teilrevolver sind synchron zueinander von einem steuerbaren
Drehantrieb 4 antreibbar; ihre Winkelstellung wird jeweils von einem Lagemeßwertgeber
6 erfaßt, der ein entsprechendes Signal abgibt. Die#Arbeitsposition (Stanzposition
des Werkzeuges 3) ist mit A bezeichnet.
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Zum Aufnehmen und Positionieren eines Werkstückes 7 dienen zwei zangenförmige
Werkzeughalter 8, die auf einem Träger 9 von einem steuerbaren Antriebsmotor 11
über eine Spindel 12 in Richtung des Doppelpfeiles 13 hin- und herbewegbar sind.
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14 ist ein Lagemeßwertgeber, der ein der Lage des Werkstückes in Richtung
des Doppelpfeiles 13 entsprechendes Ausgangssignal abgibt. Der Träger 9 ist von
einem steuerbaren Antriebsmotor 15 über eine Spindel 16 in Richtung des Doppelpfeiles
17 verfahrbar. 18 ist ein Lagemeßwertgeber, der ein der Lage des Werkstückes in
Richtung des Doppelpfeiles 17 entsprechendes Ausgangssignal abgibt. Der Träger 9
ist in Führungen 19 geführt.
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Der Lageregelkreis zum Positionieren des Revolvers 1 und damit der
auf diesem befindlichen Werkzeuge 3 bezüglich der Stanzposition A besteht aus einem
Informationsträger, z.B.
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einem Lochstreifen 21, der die Werkzeuginformationen in numerischer
Form als Winkelschritte des Revolvers 1 enthält und dessen Infornation von einem
Lesegerät 22 abfragbar sind.
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Ein von den Lesegerät mit Sollverten und von dem Lagemeßvertgeber
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mit Istwerten beaufschlagtes Vergleichsglied 23 dient zum Sollwert-Istwert-Vergleich
und steuert einen Verstärker 24 an, der den Drehantrieb 4 zum Drehen des Revolvers
1 in die vorgegebene Winkelposition mit Speisespannung versorgt.
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Die Lageregelkreise zum Positionieren der Werkstückhalter 8 und damit
des Werkstückes 7 bestehen aus Vergleichsgliedern 26 und 27, die einerseits mit
Sollwerten für die Werkstücklagen in Richtung der Pfeile 13 bzw. 17 von dem Lochstreifen
21 über das Lesegerät 22 und andererseits mit Istwerten für zie Werkstücklagen in
den vorgenannten Rich - -tungen von den Lagemeßwertgebern 14 bzw. 18 beaufschlagbar
sind. 28 und 29 sind von den Vergleichsgliedern gesteuerte Verstärker, die die nachgeschalteten
Antriebsmotoren 11 bzw. 15 mit elektrischer Spannung versorgen, bis das Werkstück
7 die vorgegebene Position erreicht hat. Das Werkstück 7 wird zwischen zwei Stanzhüben
eines Nierkzeuges 3 jeweils in eine neue Lage verbracht. Zum Wechseln des Stanzwerkzeuges
wird der Revolver 1 entsprechend verdreht.
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Figur 2 zeigt Einzelheiten des Revolvers 1 mit dem oberen und dem
unteren Teilrevolver 1a bzw. 1b, einer aus zwei jeweils dem oberen bzw. unteren
Teilrevolverzugeordneten Teilen 2a und 2b (Figur 3) bestehenden Werkzeugaufnahme
2 und eines ebenfalls aus zwei Teilen 3a und 3b bestehenden Stanzwerkzeuges 3 an
der Bearbeitungsstelle A. Das Stanzwerkzeug 3 besteht aus einem Stanzstempel 3a
und einer zugehörigen Stanzmatrize 3b ( Figur 4). Beide Werkzeugteile befinden sich
in entsprechenden Aufnahmen 2a bzw. 2b der zugehörigen Teilrevolver 1a bzw. ib.
Der Stanzstempel 3a ist an einem zylindrischen Werkzeughalter 31 befestigt,
mit
dem er eine starre Einheit bildet. Der Werkzeughalter 31 ist von einem Kraftelement
(symbolisiert durch Pfeil 30) zum Ausführen von Arbeitshüben (Stanzbewegungen) in
Richtung des Doppelpfeiles 32 auf- und abbewegbar. Kraftelemente zum Antreiben von
Stanzwerkzeugen sind in vielfacher Ausführungsform bekannt, so daß sich eine Beschreibung
erübrigt.
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Die Werkzeugaufnahme für den Stanzstempel 3a ist als Bohrung 2a in
dem oberen Teilrevolver 1a ausgebildet. Eine formschlüssige Verbindung zwischen
Werkzeugaufnahme 2a und Stanzstempel 3a ist mittels Positionsrasten verwirklicht.
Hierzu ist der Werkzeughalter 31 mit Nuten 33 versehen, deren WinkelabständeOL 150
betragen, d.h. die Hälfte bezüglich der keilförmigen Bearbeitungsspitze 34 des dreieckförmigen
Stanzstempels 3a, die einen Winkel A von 300 aufweist. Die Werkzeugaufnahme 2a ist
zur formschlüssigen Verbindung mit dem Werkzeughalter 31 mit einer Nut 36 versehen
(Figur 5), in der eine Paßfeder 37 befestigt ist.
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Mittels der als Positionsrasten wirkenden Nuten 33 und 36 von Werkzeughalter
bzw. Werkzeugaufnahme ist der Werkzeughalter relativ zu der Werkzeugaufnahme in
unterschiedlichen Positionen fixierbar, die im Bereich der gewählten Winkelabstände
frei wählbar sind. In dem Beispiel sind also vierundzwanzig Positionen für den dreieckigen
Stanzstempel 3a möglich und wählbar.
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Eine entsprechende Verstellmöglichkeit muß die in Figur 4 dargestellte
Matrize 3b mit ihrer Durchbrechung 38, in die der Stanzstempel 3a beim Stanzen eingreift
und die exakt der Form des Stanzstemepels entspricht, aufweisen. Hierzu dient gemäß
Figur 5 eine ringförmige Matrizenauflage 39 auf dem Grund einer Bohrung 2b in einem
auf dem unteren Teilrevolver 1b befestigten Spannklotz 42. 39 und 2b bilden
die
Werkzeugaufnahme für die Matrize 3b. Die Matrizenauflage 39 ist mit radialen äquiangularen
Nuten 43 versehen, deren Winkelabstände d~ den Winkelabständen ffi zwischen den
Nuten 33 entsprechen Die Nuten 43 wirken als Positionsrasten, denn in sie kann ein
Rastbolzen 44 der Matrize 3b eingreifen, der in Figur 4 gestrichelt. dargestellt
ist, da er sich an der dort unsichtbaren Unterseite der Matrize 3b befindet. Die
durch die Positionsrasten 43 und 44 gebildeten Verbindungselemente zwischen Matrize
und ihrer Auflage haben genau die gleiche Funktion wie die durch die Nuten 33 und
36 sowie die Paßfeder 37 gebildeten Positionsrasten. Ein Unterschied besteht nur
insoweit, als bei dem einen Teil des Stanzwerkzeuges 3 bildenden Stanzstempel 3a
die die eigentliche Winkellage bestimmenden Nuten 33 in dem Werkzeughalter 31, bei
der ebenfalls einen Teil des Stanzwerkzeuges 3 bildenden Matrize 3b aber in der
Werkzeugauf nahme, nämlich am Grunde der Bohrung 2b des Spannklotzes 42, angeordnet
sind. Im Bedarfsfall könnte jedoch auch die Bohrung 2a im oberen Teilrevolver 1a
als auch die Matrize 3b mit entsprechender Nutung wie der Werkzeughalter bzw. die
Matrizenauflage versehen sein, was praktisch einer Vervielfachung der Nut 36 bzw.
des Rastbolzens 44 gleich käme.
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Der Spannklotz 42 weist eine Spannbacke 46 auf, über die mittels einer
Schraube 47 die in die Bohrung 2b des Spannkotzes 42 eingelegte Matrize 3b in dem
Spannklotz festklemmbar ist.
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Zum Einlegen eines bestimmten Werkzeuges braucht dem Bedienungspersonal
lediglich der Winkelabstand vorgegeben werden, in welchem der Werkzeughalter 31
bezüglich einer festen Markierung, z.B. der Nut 36, in die Aufnahme 2a eingeschoben
werden soll. Diese Vorgabe kann in der Praxis in einfacher Weise durch Durchnumerierung
der Nuten 33 (1 bis 24) und Angabe der entsprechenden Zahl bezüglich einer Markierung
erfolgen.
In ähnlicher Weise wird die Lage des Rastbolzens 44 angegeben. Da die Stanzwerkzeuge
bei den meisten Bearbeitungsaufgaben, auch auf programmgesteuerten Stanzmaschinen,
entsprechend den vorbestimmten Bearbeitungsgängen von Hand eingelegt werden, ist
mit der zusätzlichen Angabe der Winkellagen praktisch keine Erschwerung der Einrichtarbeiten
an solchen Maschinen verbunden.
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Selbstverständlich können mehrere Werkzeughalter bzw. Werkzeugaufnahmen
einer Stanzmaschine mit den Verbindungselementen gemäß der Erfindung ausgerüstet
sein. So können z.B. mehrere als dreieckförmige Stanzstempel ausgebildete gleichartige
oder voneinander verschiedene Stanzwerkzeuge in unterschiedlichen Winkellagen bezüglich
einer Maschinen achse eingelegt werden. Auf diese Weise ist es möglicn, Winkel zu
stanzen, die sich aus mehreren Einzelwinkeln zusammensetzen. Der Winkel 45 kann
z.B. durch dreimaliges Stanzen von Winkeln von je 150 hergestellt werden. Eine Beschränkung
bei der Konstruktion der Werkstücke ist nur noch in den vorgegebenen Winkelabständen
05 und den Winkeln 6 der Bearbeitungsspitzen der vorhandenen Stanzstempel zu sehen,
die aber, insbesondere wenn kleine Winkelabstände OL gewählt werden und die Winkel#
F den Winkeln# & entsprechen (vgl. Fig. 5) sehr viele Stufen in der Wah 1 der
Winkel zulassen.
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Die Erfindung ist nicht auf Maschinentypen beschränkt, bei denen,
wie in der Beschreibung gezeigt, die Stanzwerkzeuge zusammen mit ihren Aufnahmen
von einem Werkzeugrevolver unmittelbar zu der Bearbeitungsstelle (Stanzstelle) überführt
werden. Es ist auch möglich, wie an sich bekannt, die Aufnahmen der Stanzwerkzeuge
zusammen mit den in ihnen gemäß der Erfindung positionierten Stanzwerkzeugen mit
#keilförmigen
Bearbeitungsspitzen von dem eigentlichen Werkzeugträger
(Revolver) in die Bearbeitungsposition zu überführen und von da wieder auf den Revolver
zurückzuverbringen.
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Der Vorteil der Erfindung besteht gemäß der vorstehenden Beschreibung
darin, daß die bisher noch beschränkten Bearbeitungsmöglichkeiten von Einschnitten
und Ausnehmungen in Blechen, insbesondere von spitzwinkligen Einschnitten, durch
geringfügige konstruktive Änderungen an den üblichen Werkzeugen und/oder ihren Aufnahmen
und wenig zusätzlichen Bedienungsaufwand beachtlich erweitert werden können. Die
Bearbeitungslagen von spitzwinkligen Stanzwerkzeugen sind in allen vier Quadranten
frei wählbar, was eine Bearbeitung frei wählbarer Winkel (innerhalb der zugelassenen
Stufung) in Abhängigkeit von dem gespeicherten Programm und dann ohne zusätzlichen
Bedienungsaufwand zuläßt.
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- patentansprüche -