DE2525391B2

DE2525391B2 - Druckmittelbetätigte Schere, Lochstanze o.dgl. Maschine

Info

Publication number: DE2525391B2
Application number: DE2525391A
Authority: DE
Inventors: Rolf 5828 Ennepetal Peddinghaus; Ludwig 5820 Gevelsberg Regenbrecht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-06-06
Filing date: 1975-06-06
Publication date: 1980-07-10
Also published as: FR2313172A1; ZA763203B; ES448614A1; DE2525391C3; CA1032467A; DE2525391A1; JPS51150186A; US4067252A; GB1525066A; FR2313172B1

Description

Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Schere, Lochstanze od. dgl. Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.

Bei Werkzeugmaschinen der vorgenannten bekannten Gattung ist es vielfach üblich, den hydraulischen Arbeitszylinder an seinem Deckel' "de mit Zapfen zu versehen, die in Bohrungen zweier gegenüberliegender Wände eines Maschinengestells schwenkbar gelagert sind, während der Kolben des Arbeitszylinders in geeigneter Weise mit einem Werkzeugschlitten gekoppelt ist, der in dem Maschinengestell längs verschiebbar geführt und mittels der Kolbenstange des hydraulischen Zylinders eine hin- und hergehende Arbeitsbewegung ausführen kann.

Der Ein- und Ausbau bzw. Austausch solcher Arbeitszylindereinheiten ist in der Regel umständlich und daher zeitraubend. Außerdem nehmen solche Arbeitszylindereinheiten einen verhältnismäßig großen Raum in Anspruch.

Es ist daher auch schon eine Werkzeugmaschine bekannt geworden, bei der ein Arbeitszylinder mit einem Flansch versehen ist, der in rechteckige Ausschnitte eines nach oben offenen Maschinengestells eingesetzt ist Die Herstellung solcher rechteckiger Ausschnitte in dem Maschinengestell ist wiederum sehr aufwendig, wobei das Maschinengestell bildende Ständer durch die rechteckigen Ausnehmungen in ihrem die Kräfte aufnehmenden Querschnitt geschwächt werden, also an einer Stelle, in der die Ständer ohnehin infolge der in diese abzuleitenden Reaktionskräfte einer erheblichen Materialbeanspruchung ausgesetzt sind. Es treten somit Scherbeanspruchungen sowohl im Obergangsbereich des Fbnsches in den Arbeitszylinder als auch in den Ecken der rechtwinkligen Ausschnitte der Ständer des Maschinengestell auf, die unerwünscht sind (Prospekt Fabriline Anglemaster der Manco Manufacturing Company, Bradley, Illinois, USA).

Bei einer anderen bekannten Werkzeugmaschine ist das Kolben-Zylinder-Aggregat in einem als Massivrahmen ausgebildeten Schlitten eingesetzt. Dadurch werden zwar die bei der Betätigung des Aggregates auftretenden Reaktionskräfte besser aufgefangen, die Herstellung des Rahmens ist jedoch sehr aufwendig, da für die Aufnahme des Aggregates eine rechteckige große Aussparung vorgesehen werd'-n muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Werkzeugmaschine der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß bei einem geringen herstellungstechnischen Aufwand die Übertragung sehr hoher Reaktionskräfte auf das Maschinengestell unter Aufrichterhaltung enger Toleranzgrenzen der geforderten Werkstückabmessungen sowie trotzdem ein leichter Ein- und Ausbau gewährleistet ist

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale.

Hierdurch wird erreicht, daß der für die Halterung eines oder mehrerer Arbeitszylinder herstellungstechnisch erforderliche Aufwand außerordentlich gering ist, da lediglich mindestens eine Bohrung vorgesehen v/erden muß, um den Arbeitszylinder in die Mischine einzusetzen. Die Fläche für die Übertragung der Scherkräfte von der Umfangsfläche der Einbaueinheit auf die Wandung der Bohrung im Maschinengestell ist sehr groß, so daß keine Überbeanspruchung einzelner Elemente oder lokaler Stellen auftreten und somit elastische oder bleibende Verformungen auch bei Anwendung sehr hoher Kräfte, beispielsweise bis 300Mp₁ in nennenswertem Umfang nicht auftreten, wodurch die We-kstücktoleran/.en sehr eng gehalten werden können. Ganz besondere Vorteile bietet die Erfindung bei kombinierten Werkzeugmaschinen, also solchen Maschinen, die gegebenenfalls unabhängig voneinander eine größere Anzahl von Arbeitsfunktio-

nen gleichzeitig ausführen können, wie dies beispielsweise bei einer kombinierten Profilstahlschere und Lochstanze der Fall ist Wenn die Arbeitsrichtung der verschiedenen, für die Ausführung dieser Arbeitsfunktionen erforderlichen Arbeitszylinder in der gleichen Ebene oder in parallelen Ebenen liegt, können nach einem feststehenden Bohrschema mit Hilfe eines Mehrfachbohrwerks gleichzeitig sämtliche Bohrungen für die Aufnahme solcher die Arbeitszylinder enthaltender Einbaueinheiten gleichzeitig ausgeführt werden, so daß anschließend in diese Bohrungen die Einbaueinheiten sofort eingesetzt werden können.

In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, die zylindrische Einbaueinheiten in die Bohrung des Maschinengestells mit Schiebesitz einzusetzen. Dieser Schiebesitz kann auf einfache Weise durch entsprechende Auswahl des Durchmessers der Bohrwerkzeuge in Anpassung an den Außendurchmesser der zylindrischen Einbaueinheiten in einem Arbeitsgang erzielt werden.

Zur optimalen Ableitung der bei der Tätigkeit des Arbeitszylinders ausgeübten Reaktionskräfte in das Maschinengestell ist es empfehlenswert, die zylindrische Einbaueinheit in sich im Abstand gegenüberliegenden Körpern des Maschinengestells zu lagern. Dieser Schiebesitz ermöglicht darüberhinaus eine freie Beweglichkeit der Einbaueinheit in dem Maschinengestell um ihre Längsachse, so daß gegebenenfalls gewisse Drehmomente, die bei der Tätigkeit des Arbeitskolbens innerhalb der Einbaueinheit auf diesen ausgeübt werden, ohne jede Schwierigkeit ausgeglichen werden können. Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausführungsform liegt außerdem darin, daß der lichte Abstand zwischen den Körpern, z. B. Wänden, des Maschinengestells kleiner als der Durchmesser des Kolbens im Arbeitszylinder sein kann.

Um einen Schnellvorschub und/oder einen Schnellrückhub des Arbeitskolbens innerhalb der Einbaueinheit, gegebenenfalls in Verbindung mit einem Suchvorgang zum Ankörnern oder Ausrichten des Werkzeuges vor der eigentlichen Arbeitsbewegung in kürzestmöglieher Zeit zu ermöglichen, empfiehlt es sich in weiterer Ausgestaltung der Erfindung, daß koaxial zum Arbeitszylinder ein Schnellhubzylinder und/oder dessen Kolbenstange mindestens teilweise in der zylindrischen Einbaueinheit enthalten sind, dessen Kolben mit dem gegenüber diesem im Durchmesser größer bemessenen Arbeitskolben des Arbeitszylinders kraftschlüssig verbunden und zumindest in Richtung der Werkstückhalterung mit Druckmittel beaufschlagbar ist. Dabei kann der Schnellhubzylinder ebenfalls aus einer zylindrischen Sackbohrung in der zylindrischen Einbaueinheit bestehen. Es kunn aber auch in eine Sackbohrung der zylindrischen Einbaueinheit ein Zylindergehäuse für den Schnellhubzylinder eingesetzt sein, in welchem der Schnellhubkolben geführt ist. Darüberhinaus kann der Schnellhubzylindcr auch im Abstand von der zylindrischen Einbaueinheit am Maschinengestell angeordnet sein.

Es ist verständlich, daß die Erfindung nicht nur bei Scheren und Lochstanzen, sondern auch an Einzelmaschinen dieser Art, wie Pressen, Pra'gemaschinen, .Signiermaschinen, Tiefziehmaschinen usw. angewandt werden kann.

In der Zeichnung ist die Erfindung aihiind mehrerer Ausführiingsbeispiclc veranschaulicht, rs zeigt

I'ig. I eine kombinierte Profilstahlschere und Lochstanze in teilweise gesch, ittener Seitenansicht mit drei zylindrischen, jeweils einen Arbeitszylinder enthallenden Einbaueinheiten,

F i g, 2a eine der in F i g, 1 gezeigten Eiabaueinbeitsn mit Arbeitszylinder und einem Schnellvorschub und -rückholzylinder,

F i g, 2b einen Schnitt längs der Linie U-II in F i g, 2a und

F i g. 3 eine weitere Ausführungsform einer zylindrischen Einbaueinheit mit einem Arbeitszylinder und einem Schnellvorschub- und Rückholzylinder.
ίο Bei der in F i g. 1 gezeigten Werkzeugmaschine sind mehrere Werkzeuge vorgesehen, die unabhängig voneinander durch entsprechende Antriebsorgane betätigt werden können. Die Werkzeugmaschine besteht aus einem Gestell 1, von dessen Basis 2 zwei zueinander parallele Wände 3, 4 aufragen (Fig.2b), die zwischen sich einen Hohlraum 5 einschließen, der nach oben durch eine Zwischenleiste 6 begrenzt ist

Die in F i g. 1 gezeigte Werkzeugmaschine vereint in sich vier verschiedene Arbeitsfunktionen, nämlich eine Lochstanze A, in der Mitte eine Profilstahlschere B und rechts außen eine Arbeitsstation C rm· einer Stabstahlschere 7 und einem damit verbundenen Ausklinker 8. Diesen drei Stationen oder Maschinen sind jeweils zylindrische Einbaueinheiten 9, 10 und U zugeordnet,

2> die in Bohrungen 12, 13, 14 in beiden Wänden 3, 4 des Maschinengestells mit Schiebesitz eingeschoben sind. Die durchgehend kreiszylindrischen Einbaueinheiten enthalten in Form von zu ihrer Mittellängsachse radialen Bohrungen Arbeitszylinder ·5,16 und 17, deren

ι« Stirnflächen, die auch als Zylinderdeckel bezeichnet werden könnten, bei den Einbaueinheiten 9 und 10 etwa in der Durchmesserebene der Einbaueinheit liegt, d. h. in einer für die Aufnahme hoher hydraulischer Drücke statisch günstigen Zone. Die Arbeitszylinder 15, 16 und

i> 17 enthalten jeweils einen Arbeitskolben 18,19, 20, der in den Zylindern hin und her verschiebbar gelagert und gegenüber diesen abgedichtet ist. Die genannten Kolben sind in nachstehend beschriebener Weise jeweils mit Werkzeugschlitten 21,22 bzw. 23 gekuppelt

4Ii die in Schlittenführungen 24,25 bzw. 26 geführt sind und von jenen der Schlitten 21 einen Stempelhalter 27 und einen Stempel 28 trägt, der einer Matrize 29 auf einem maschinenfesten Standsattel 30 gegenüberliegt. Dagegen sitzt an dem Werkzeugschlitten 22 ein Profilstahl-

4^r> messer 31 und an dem Werkzeugschlitten 23 ein Stabstahlmesser 32, wobei an der Außenseite des Schlittens noch ein Ausklinkobermesser 33 und am Maschinengestell ein Ausklinkuntermesser 34 angeordnet ist. Darüberhinaus ist der Werkzeugschlitten 23 am

w unteren Ende mit einem Flachstahlmesser 35 versehen, das mit einem am Maschinengestell befestigten unteren Flachstahlmesser 36 zusammenwirkt. In den Stationen B und C sind die Werkstücke als Winkeleisen 37, Stabstähle 38, Winkelprofil 39 und Flachstahl 40

Vi bezeichnet.

Gemäß Fig. 1 ist der Kolben 18 der zylindrischen Einbaueinheit 9 für die Stanze' A von einem Verbindungsbolzen 41 durchsetzt, dessen an der Unterseite des Kolbens 18 herajsragendes, mit einem Gewinde

mi versehenes Ende in eine Gewindebohrung 42 des Werkzeugschlittens 21 eingeschraubt ist. Der Verbindungsbolzen 41 ist auf der dem Werkzeugschlitten 21 abgekehrten Seite von einem Verbindungsrohr 43 umgeben, das sich durch eine entsprechende Bohrung 44 ■ in der zylindrischer! Einbaueinheit 9 koaxial zum Arbeitszylinder 15 verschiebbar nach außen erstreckt. Gegenüber diesem Verbindungsrohr 43 ist ein Kolben 45 mittels einer Schraubenmutter 46 verspannt, die auf

das mit einem Gewinde versehene äußere Ende des Verbindungsbolzens 41 aufgeschraubt ist. Der Kolben 45 ist in einem Schnellvorschub- und Schnellrückhubzylinder 47 geführt, der in üblicher und daher nicht dargestellter Art und Weise mit der Innenseite der sich "> gegenüberliegenden Wände 3 und 4 des Maschinengestells verschraubt ist. Über Öffnungen 48 und 49 kann jeweils der Kolben- bzw. Deckelseite des Zylinders ein Druckmedium zugeführt werden. Dem Arbeitszylinder 15 wird nur kolbenstangenseitig über einen Kanal 50 in m der Einbaueinheit Druckmittel zugeführt, nachdem mittels des Kolbens 45 der Schnellvorschub bewerkstelligt wurde.

Anstelle der in F i g. I für die Stanze A vorgesehenen zylindrischen Einbaueinheit 9 könnte vorteilhaft auch ι¹» die in Fig.2a und Fig.2b dargestellte Ausführungsform einer zylindrischen Einbaueinheit verwendet werden, deren Aufbau im wesentlichen mit demjenigen der zylindrischen Einbaueinheiten 10 und 11 für die Profilstahlschere B und die kombinierte Stabstahl- und Flachstahlschere Cübereinstimmt, so daß zur Erhaltung einer klaren Darstellung der F i g. I die in F i g. 2a und 2b zusätzlich verwendeten Bezugszeichen für die entsprechenden Teile in den zylindrischen Einbaueinheiten 10 und 11 der F i g. 1 gültig sind. Es ist ersichtlich, daß die ?■> zylindrische Einbaueinheit 10 bzw. 11 koaxial zum Arbeitszylinder 16, 17 eine relativ kurze Bohrung 51 enthält, die sich nach der dem Arbeitszylinder abgekehrten Seite zu einer zylindrischen Bohrung erweitert, welche einen Schnellvorschub- und Schnellrückhubzylinder 52 bildet. Innerhalb dieses Zylinders ist ein Kolben 53 abdichtend verschiebbar gelagert der gegenüber dem Arbeitskolben 19, 20 vermittels eines Verbindungsbolzens 54 und eines Verbindungsrohres 55 verspannt ist, das als Distanzstück zwischen den beiden Kolben dient, wobei die aus den Kolben herausragenden, mit einem Gewinde versehenen Enden des Verbindungsbolzens jeweils mit dem Werkzeugschlitten 22 bzw. mit einer Gewindemutter 56 verschraubt sind. Der Zylinder 52 ist nach außen durch einen Deckel 57 ^o verschlossen, dessen Außenfläche mit der zylindrischen Oberfläche der Einbaueinheit 10, 11 fluchtet und eine Gewindeöffnung 58 zum Ansetzen einer flexiblen Druckmittelleitung aufweist Eine weitere Druckmittelleitung ist über einen Kanal 59 mit der Kolbenstangen- seite des Zylinders 52 verbunden. Die Deckelseite des Arbeitszylinders 16,17 ist wie bei der Einbaueinheit 9 an einem Druckmittelkanal 50 für die Zufuhr von Druckmittel für die Ausübung des Arbeitshubes angeschlossen. Aus der vorstehenden Beschreibung ist *> ersichtlich, dad infolge der freien Schwenkbarkeit der Einbaueinheit in der Bohrung 13, 14 diese sich verdrehen kann, wenn infolge eines geringfügigen seitlichen Spiels des Werkzeugschlittens 22 in seinen Führungen 25 geringfügige Drehmomente auf die zylindrische Einbaueinheit einwirken. In der Regel ist auch eine axiale Festlegung der zylindrischen Einbaueinheit nicht erforderlich, weil diese in ihrer axialen Lage durch die feste Verspannung mit dem Werkzeugschlitten gehalten wird. «>

Bei der Ausführungsform nach Fig.3 ist ein Schnellvorschub- und Schnellrfickhubzylinder 60 in Form einer zylindrischen Hülse in einer zylindrischen Sackbohrung 61 einer zylindrischen Einbaueinheit 62 eingesetzt, wobei die zylindrische Sackbohrung, wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen, koaxial zu einem Arbeitszylinder 63 sowie senkrecht zur Mittellängsachse der zylindrischen Einbaueinheit ge richtet ist. Um die komplette, d. h. mit dem Schnellvorschub· und Rückholzylinder 60 versehene Einbaueinheit in das Maschinengestell einschieben zu können, ist dieses an einer geeigneten Stelle außer mit der zylindrischen Bohrung für die im wesentlichen zylindrische Einbaueinheit noch mit einer zusätzlichen Durchbrechung 64 versehen, so daß die Einbaueinheit mit dem Schnellvorschubzylinder 60 bei dem in Fig. 3 ausgeführten Beispiel nur um 90° in die Arbeitsstellung gedreht zu werden braucht. Das untere, mit Schraubgewinde versehene Ende 65 eines Verbindungsbolzens 66 kann dann mit einem Werkzeugschlitten 67 verschraubt und der Kolben 68 im Schnellvorschub- und -rückholzylinder 60 durch Aufschrauben einer Schraubenmutter 69 auf das obere, mit Schraubgewinde versehene Ende des Verbindungsbolzens 66 mit Hilfe des Verbindungsrohres 70 verspannt werden. Danach wird der Schnellvorschubzylinder 60 mit dem Deckel 71 verschlossen, der wiederum eine öffnung 72 für eine nicht dargestellte flexible Druckmittelleitung enthält

Die zylindrische Einbaueinheit Il stimmt, wie bereits erwähnt, im wesentlichen mit der Einbaueinheit 10 bzw. mit der in den F i g. 2a und 2b beschriebenen Einbaueinheit überein. Der einzige Unterschied besteht gemäß F i g. I lediglich darin, daß das durch den Arbeitskolben 20 hindurchragende Ende der Verbindung'stange mit einem Gelenkzapfen 80 verschraubt ist, der wiederum beweglich mit einem Schwenkhebel 81 gekuppelt ist, der um eine Schwenkachse 82 etwa in der Hauptebene des Maschinengestells schwenkbar gelagert ist. Der längere Hebelarm des Schwenkhebels 81 ist über einen Verbindungshebel 83 mit dem Werkzeugschlitten 23 der Arbeitsstation Cder Werkzeugmaschine gelenkig verbunden. Diese Anordnung ermöglicht eine platzsparende Verteilung der zylindrischen Einbaueinheiten in dem Maschinengestell und gegebenenfalls eine Kraftübersetzung oder -Untersetzung in Abhängigkeit von der Ausbildung der Länge der Hebelarme des Schwenkhebels 81 in Bezug auf den Arbeitshub des Werkzeugschlittens 23. Es ist ersichtlich, daß die zylindrische Einbaueinheit 11, die mit Schiebesitz in den Bohrungen 14 des Maschinengestells gelagert ist, eine pendelnde Drehbewegung während der Tätigkeit des Arbeitskolbens 20 ausführt

Es ist selbstverständlich, daß gegebenenfalls auch in der Station C eine Kraftübertragung vom Arbeitszylinder auf den Werkzeugschlitten gewählt werden kann, wie sie in den Stationen B bzw. A gewählt wurde und umgekehrt. Ebenso können naturgemäß die einzelnen Arbeitsstationen auch als selbständige Werk~iugmaschinen ausgebildet sein. In allen beschriebenen Fällen besteht der wesentliche Vorteil der Erfindung darin, daß die zylindrischen Einbaueinheiten und die dafür vorgesehenen Bohrungen einen außerordentlichen geringen Arbeitsaufwand erfordern und mit Schiebesitz einfach in die Bohrungen in ihre Betriebsstellung eingeschoben werden können, wobei der Schiebesitz den Einbaueinheiten eine pendelnde Drehbewegung zum Ausgleich von Versteilkräften ermöglicht, die von dem zu bewegenden Werkzeugschlitten gegebenenfalls ausgehen können, während gleichzeitig eine großflächige Übertragung der beim Arbeitshub auftretenden Reaktionskräfte in das Maschinengestell gewährleistet ist Gleichzeitig treten die höchsten Drücke im Arbeitszylinder im Bereich der Längsinittelebene der zylindrischen Einbaueinheit, also im Bereich der größten Festigkeit derselben auf, ohne daß schädliche Verformungskräfte wirksam werden können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Druckmittelbetätigte Schere, Lochstanze od. dgl Werkzeugmaschine mit einem im Maschinengestell längs verschiebbar gefüiirten Werkzeug- schütten, der mittels der Kolbenstange eines Im Maschinengestell gelagerten Arbeitszylinders in Richtung einer Werkstückhalterung bewegbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder (15; 16; 17) in einer im wesentlichen zylindrischen Einbaueinheit (9; 10; 11; 62) enthalten ist, weiche in mindestens eine Bohrung (12; 13; 14; 51) des Maschinengestell (1) einsetzbar ist, die quer zur Arbeitsrichtung des Arbeitszylinders gerichtet ist

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Einbaueinheit (9; 10; 11; 62) mit Schiebesitz in die Bohrung (12; 13; 14; 51) des Maschinengestells (1) eingesetzt ist

3. Werkzeugmaschine nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Einbaueinheit in sich im Abstand gegenüberliegenden Körpern (3; 4) des Maschinengestells (1) gelagert ist

4. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 2^r> 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitszylinder (15; 16; 17; 63) von einer zylindrischen Sackbohrung in der zylindrischen Einbaueinheit (9; 10; 11; 62) gebildet ist, die sich radial zur Hauptachse der Einbaueinheit erstreckt jo

5. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Arbeitskolbcn (18; 19; 20; 53) Ljgekehrte Stirnfläche des Arbeitszylinders (15; 16; 17; 63) im wesentlichen in einer Durchmesserebene de? zylindrischen Ein- « baueinheit (9; 10; 11; 62) liegt

6. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet daß koaxial zum Arbeitszylinder (15; 16; 17; 63) ein Schnellhubzylinder (47; 52; 60) und/oder dessen Kolbenstange «0 mindestens teilweise in der zylindrischen Einbaueinheit (9; 10; 11; 62) enthalten sind, wobei der Kolben des Schnellhubzylinders mit dem gegenüber diesem im Durchmesser größer bemessenen Arbeitskolben des Arbeitszylinders kraftschlüssig verbunden und « zumindest in Richtung einer Werkstückhalterung (z. B. 30) mit Druckmittel beaufschlagbar ist

7. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnellhubzylinder (52) aus einer zylindrischen Sackbohrung in der zylindri- w sehen Einbaueinheit(10; 11) besteht.

8. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Sackbohrung (61) der zylindrischen Einbaucinheit (62) ein Zylindergehäuse für den Schnellhubzylinder (60) eingesetzt ist, in « welchem der Schnellhubkolben (68) geführt ist.

9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnellhubzylinder (47) im Abstand von der zylindrischen Einbaueinheit (9) am Maschinengestell (1) angeordnet ist. ^w)