DE2839992C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttätige, numerisch gesteuerte Werkzeugwechselvorrichtung für Nutenstanzmaschinen gemäß dem Gattungs­ begriff des Patentanspruches 1.

Bei einem numerisch gesteuerten Nutenstanzautomaten nach der DE-OS 28 07 066, von dem die Erfindung nach §2(2) PatG 1978 ausgeht, ist die Ausgestaltung des Werkzeugaufnahmehalters in der Nutenstanz­ maschine nicht detailliert angegeben.

Bei Stanz- und Nibbelmaschinen sind numerisch gesteuerte Werkzeug­ wechselvorrichtungen bekannt (DE-OS 25 26 765), bei denen die jeweils in Wirkungseingriff zu bringenden Ober- und Unterwerkzeuge aus einem Rundmagazin, auch Revolver genannt, entnommen werden. Bei derartigen allgemein eingesetzten Stanzen besteht üblicherweise die Forderung, daß möglichst viele Werkzeuge für die unterschiedlichsten Bearbei­ tungsaufgaben zur Verfügung stehen. Bei dieser Werkzeugwechselvorrich­ tung ist es weiterhin bekannt (DE-OS 25 26 764), die außer Wirkungs­ eingriff stehenden Werkzeuge unter die Förder- bzw. Bearbeitungsebene abzusenken bzw. das in Wirkungseingriff stehende Werkzeug auf die Bearbeitungsebene anzuheben.

Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte numerisch gesteuerte Werkzeugwech­ selvorrichtung für Nutenstanzmaschinen anzugeben, weil bei diesen Spezialstanzmaschinen die Forderung nach vielen Werkzeugen im Werk­ zeugmagazin von untergeordneter Bedeutung ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Da im Normalfall bei Nutenstanzmaschinen kaum mehr als vier bis sechs Werkzeuge mit einer Werkzeugwechselvorrichtung zum Einsatz kom­ men, ist der Werkzeugaufnahmehalter, in dem die Werkzeugsätze vorposi­ tioniert montiert sind, geradlinig geführt, so daß zum Ineingriffbrin­ gen ein geradlinig wirkender Stellantrieb einsetzbar ist. Hierin liegt ein bedeutender Vorteil der erfindungsgemäßen Werkzeugwechsel­ vorrichtung, denn durch die Geradführung unter Verwendung nur eines Stellantriebes ist einerseits ein exakter Werkzeugwechsel durchführ­ bar und andererseits können Werkstücke, d. h. Platinen, mit Schrägung genutet werden. Das letztere Stanzverfahren erfordert eine Verstel­ lung des Werkzeuges bei jeder Platine, und zwar tangential zu der zu bearbeitenden Platine um einen gegenüber einem Werkzeugwechsel ver­ gleichsweise kleinen Schritt.

Anhand einer Zeichnung ist nachfolgend ein erfindungsgemäßes Aus­ führungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht eines Nutenstanzautomaten, schematisch dargestellt,

Fig. 2 eine Vorderansicht einer Werkzeugwechselvorrichtung der Nutenstanzmaschine in vergrößertem Maßstab und

Fig. 3 eine Seitenansicht der Werkzeugwechselvorrichtung nach Fig. 2, teilweise im Schnitt.

Der in Fig. 1 gezeigte Nutenstanzautomat ist im wesentlichen mit einer Nutenstanzmaschine 10 und einer fünfarmigen Zu- und Abförderein­ richtung 11 in Form eines Drehkreuzes 12 aufgebaut. In Förder- und Bearbeitungsrichtung gesehen übergreift das Drehkreuz 12 eine Entsta­ pelstation 13, eine Zentrier-, Orientier- und/oder Verdrehstation 14, eine Bearbeitungsstation 15, eine Statorablagestation 16 und zuletzt eine Rotorablagestation 17. Die Zu- und Abfördereinrichtung 11 mit dem Drehkreuz 12 weist gesteuert schaltbare Transportmagnetschienen 18, 19 auf, durch die sowohl ungenutete Platinen 20 als auch Stator­ bleche 21 und Rotorbleche 22 gefördert werden können. Die Einstellung der Transportmagnetschienen 18 auf den Durchmesser der Statorbleche 21 und die Einstellung der Transportmagnetschienen 19 auf den Durch­ messer der Rotorbleche 22 erfolgt zentral, ggf. über einen numerisch gesteuerten Stellantrieb. Mit Hilfe eines nicht näher dargestellten weiteren Stellantriebes ist die Nutenstanzmaschine 10 radial zu der zu nutenden Platine 20 verfahrbar. Weiterhin ist die Nutenstanzma­ schine 10 mit einer numerisch gesteuerten Werkzeugwechselvorrichtung 23 ausgerüstet, auf der in Fig. 1 als Beispiel ein Statornut- und Trennwerkzeug 24 und ein Rotornutwerkzeug 25 vorgesehen ist. In Fig. 2 und 3 ist die Werkzeugwechselvorrichtung 23 umfassender dargestellt und beinhaltet Statornut- und Trenn-, Rotornut- und Lüftungsschlitz- Werkzeuge. Die Entstapelstation 13, die Statorablagestation 16 und die Rotorablagestation 17 sind mit Hubwagen bzw. Hubtischen aufge­ baut, wobei die Hubtische der Rotorablagestation 17 und der Entstapel­ station 13 durch von dem Drehkreuz 12 unabhängige Transportvorrichtun­ gen in Form von Horizontalförderern 27 verbunden sind. Der Hubtisch der Statorablagestation 16 ist ebenfalls mit einem Horizontalförderer 26 ausgerüstet. Zwecks Vollautomatisierung des Fertigungsablaufes sind im direkten Anschluß an die Entstapelstation 13, die Statorbla­ gestation 16 und die Rotorablagestation 17 weitere vertikal statio­ näre, horizontal linear wirkende Förderer 28, 29, 30 angeordnet. Mit­ tels der Förderer 29, 30 werden die fertiggestellten Pakete der Sta­ torbleche 21 und der Rotorbleche 22 von den Horizontalförderern 26, 27 der Hubtische übernommen und zum Abtransport zwecks Paketierung, Verschweißung usw. bereitgestellt. Der Förderer 28 für die Entstapel­ station 13 ist derart ausgebildet, daß eine Zwischenlagerstation 31 vorhanden ist, deren Zweck später erläutert wird. Letztlich ist der gesamte Nutenstanzautomat mit einer Lärmschutzkabine 32 umgeben, wo­ bei die Zu- und Abführung der ungenuteten Platinen 20 und der fertig­ gestellten Statorbleche 21 und Rotorbleche 22 durch Lärmschleusen ähn­ lich der in der DE-OS 23 65 033 beschriebenen Anordnung erfolgt. Die gesamte Steuerung des bisher beschriebenen Nutenstanzautomaten wird von einer nicht näher dargestellten numerischen Steuerung, vorzugs­ weise einer CNC-Steuerung, kontrolliert.

Wie bereits erwähnt, zeigt die Werkzeugwechselvorrichtung 23 ge­ mäß Fig. 2 und 3 einen Werkzeugaufnahmehalter 51, der mit einem Sta­ tornut- und Trennwerkzeug 24, einem ersten Lüftungsschlitzwerkzeug 41, einem Rotornutwerkzeug 25 und einem zweiten Lüftungsschlitzwerk­ zeug 42 bestückt ist, die alle in C-förmigen Trägerelementen 43 mon­ tiert sind. Der Werkzeugaufnahmehalter 51 ist mittels einer Geradfüh­ rung 52 geführt und über eine spielfreie Kugelrollspindel 44, die von einem nicht näher dargestellten numerisch gesteuerten Stellantrieb an­ treibbar ist, in einer Ebene tangential zu dem zu bearbeitenden Werk­ stück - Platine 20, Statorblech 21, Rotorblech 22 - verfahrbar. Der Verfahrvorgang dient in erster Linie dem automatischen Werkzeugwech­ sel, ist jedoch auch für eine feinfühlige Verstellung, wie nachfol­ gend näher erläutert, verwendbar. Um die Werkzeuge 41, 25, 42, die nicht im Wirkungseingriff mit einem Stößel 45 und einem Pressentisch 46 der Nutenstanzmaschine 10 stehen, absenken zu können, sind die C-förmigen Trägerelemente 43 mit Paßstiften 47 versehen, die in zuge­ hörigen vorgespannten Wälzkörperführungen 48 des Werkzeugaufnahmehal­ ters 51 spielfrei gelagert sind. Die C-förmigen Trägerelemente 43 sind mit einer Kugelrollführung 49 versehen, in der Aufspannplatten 50 für die Oberwerkzeuge vertikal beweglich geführt sind. Die Auf­ spannplatten 50 für die Oberwerkzeuge und die entsprechend montierten Unterwerkzeuge werden im Wirkungseingriff an dem Stößel 45 und auf dem Pressentisch 46 automatisch verspannt. Außer Wirkungseingriff sind die Ober- und Unterwerkzeuge 24, 41, 25, 42 in geöffneter Stel­ lung (siehe Fig. 2) gehalten.

Die Funktion, d. h. ein Arbeitszyklus, ist nachfolgend erläutert.

Über den Förderer 28 werden ungenutete Platinen 20 auf den Hub­ tisch der Entstapelstation 13 gefördert, der mit einem der Horizontal­ förderer 27 bestückt ist. Mittels der Transportmagnetschienen 18, 19 werden die Platinen 20 in bekannter Weise entstapelt und der Zen­ trier-, Orientier- und/oder Verdrehstation 14 zugeführt, in der eine Doppelplatinenkontrolle sowie eine Platinendickenmessung vorgenommen wird. Mittels der Platinendickenmessung wird die Höhe der Pakete für Statorbleche 21 und Rotorbleche 22 ermittelt. Von der Station 14 wer­ den die Platinen 20 in die Bearbeitungsstation 15 gefördert, in der ein stationärer Teilapparat 33 die Platine 20 aufnimmt. Der Teilappa­ rat 33 ist im Normalfall durch einen numerisch gesteuerten Stellan­ trieb antreibbar, kann jedoch auch von der Nutenstanzmaschine 10 aus in üblicher, mechanischer Verknüpfung angetrieben sein, wobei die Tei­ lungsvariation über numerisch gesteuerte Getriebewechsel erfolgen kann. In der Bearbeitungsstation 15 wird nun das Statornut- und Trenn­ werkzeug 24 verwendet, wodurch die Statorbleche 21 genutet und von den Rotorblechen 22 getrennt werden. Hiernach werden Statorbleche 21 und Rotorbleche 22 gemeinsam aus der Bearbeitungsstation 15 mittels der Transportmagnetschienen 18, 19 abgefördert und die fertiggestell­ ten Statorbleche 21 auf dem Horizontalförderer 26 auf dem Hubtisch der Statorablagestation 16 abgestapelt, während die ungenuteten Rotor­ bleche 22 auf einem der Horizontalförderer 27 auf dem Hubtisch der Rotorablagestation 17 abgestapelt werden.

Sobald ein Paket Statorbleche 21 fertiggestellt ist, wird die Nutenstanzmaschine 10 angehalten, die eventuell noch in der Entstapel­ station 13 liegenden ungenuteten Platinen 20 an die Zwischenlagersta­ tion 31 gefördert, die fertiggenuteten Statorbleche 21 aus der Stator­ ablagestation 16 mittels des Horizontalförderers 26 und des Förderers 29 abgeführt, die ungenuteten Rotorbleche 22 über die Horizontalför­ derer 27 der Hubtische der Rotorablagestation 17 und der Entstapelsta­ tion 13 in die letztgenannte gefördert und das Statornut- und Trenn­ werkzeug 24 mittels der Werkzeugwechselvorrichtung 23 gegen das Rotor­ nutwerkzeug 25 ausgetauscht. Alle diese Vorgänge laufen simultan durch die CNC-Steuerung gesteuert ab. Nunmehr wird das ungenutete Rotorblech 22 entstapelt, orientiert, genutet und in der Rotorablage­ station 17 abgestapelt. Nach Fertigstellung des Paketes der Rotorble­ che 22 werden diese äquivalent zu den Statorblechen 21 mittels des Förderers 30 abgeführt. Hierdurch erhält man fertige Pakete von zusam­ menpassenden Statorblechen 21 und Rotorblechen 22 für elektrische Maschinen, die z. B. in einer Paketier- und/oder Schweißstation usw. unmittelbar weiterbearbeitet werden können. Die vorhergehende Be­ schreibung beinhaltet zwei Durchgänge der Platinen 20 (21, 22), wobei jedoch auch drei und mehr Durchgänge, beispielsweise für das Einbrin­ gen von Lüftungsnuten, möglich sind.

Der Werkzeugwechsel selbst wird über die Kugelrollspindel 44 be­ wirkt, die das jeweils benötigte Werkzeug 24, 41, 25, 42 (siehe Fig. 2 und 3) über den in einer Ebene verfahrbaren Werkzeugaufnahmehalter 51 in Wirkungseingriff bringt. Für den Werkzeugwechsel werden die C-förmigen Trägerelemente 43 über einen Werkzeugtisch 40 auf die Ebene des Pressentisches 46 angehoben. Nach durchgeführtem Werkzeug­ wechsel werde die im Wirkungseingriff stehenden Werkzeuge am Stößel 45 und am Pressentisch 46 automatisch gespannt, während die außer Ein­ griff befindlichen Werkzeuge mittels des Werkzeugtisches 40 wieder unter die Bearbeitungsebene abgesenkt werden. Dieser Vorgang erfor­ dert Spielfreiheit, die durch die vorgespannten Wälzkörperführungen 48 erzielt wird.

Der Werkzeugaufnahmehalter 51 wird mit den die Werkzeuge tragen­ den C-förmigen Trägerelementen 43 außerhalb der Nutenstanzmaschine 10 bestückt, so daß zur Herstellung eines bestimmten Motortypes der je­ weilige Werkzeugaufnahmehalter 51 mit den vormontierten Werkzeugen 24, 41, 25, 42 nur durch an sich bekannte Schnellkuppelvorrichtungen mit der Geradführung 52 in Eingriff gebracht werden muß.

Abweichend von dem Funktionsbeispiel nach Fig. 1 mit nur zwei Werkzeugen 24, 25, die dann auch nur zwei Durchgänge im vorherbe­ schriebenen Sinne erfordern, ergibt die Werkzeugwechselvorrichtung 23, die gemäß Fig. 2 und 3 mit vier Werkzeugen 24, 41, 25, 42 be­ stückt ist, entsprechend vier Durchgänge bis zur Fertigstellung der Stator- und Rotorbleche 21, 22.

Durch die Lagerung des Werkzeugaufnahmehalters 51 mittels einer Geradführung 52 ist eine tangentiale Verstellung zu den zu stanzenden Platinen 20 auch in sehr feinen Schritten von Platine 20 zu Platine 20 möglich. Die erforderliche Genauigkeit ergibt sich unter anderem durch die Wahl eines geeigneten Stellantriebes. Durch diesen erfin­ dungsgemäßen Aufbau können mit Hilfe der Werkzeugwechselvorrichtung 23 Pakete mit schräggenuteten Stator- und/oder Rotorblechen 21, 22 hergestellt werden. Derartige Blechpakete zeichnen sich dadurch aus, daß eine verdrehte Nut auf die Paketlänge gesehen mit einem geraden Wicklungsleiter versehen werden kann.

Weiterhin wäres es denkbar, die Platine 20 für die Bearbeitung, d. h. die Herstellung von Paketen von Statorblechen 21 und Rotorble­ chen 22, nur einmal auf den Teilapparat 33 zu spannen, wobei die Werk­ zeugwechselvorrichtung 23 jedoch platinenweise mehrfach, anstatt paketweise in Tätigkeit treten müßte.

Eine weitere Ausführung ergibt sich durch die Ausbildung der Ro­ torablagestation 17 als Entstapelstation. Hierbei ist ein Fördern der ungenuteten Rotorbleche 22 unnötig. Jedoch muß die Statorablagesta­ tion 16 auch genutete Rotorbleche 22 aufnehmen können.

Zusammengefaßt eröffnet ein Nutenstanzautomat mit erfindungsgemäß ausgestalteter Nutenstanzmaschine 10 also die Möglichkeit, fertige Pakete von Statorblechen 21 und Rotorblechen 22 automatisch unter Ver­ meidung von Zwischenlagern herzustellen. Sondermotoren, wie Konusan­ kermotoren, sind mit dem Nutenstanzautomaten und der zugehörigen CNC-Steuerung ebenfalls automatisch herstellbar.

Claims (4)

1. Selbsttätige, numerisch gesteuerte Werkzeugwechselvorrich­ tung für Nutenstanzmaschinen zum Stanzen entlang einer zirkularen Kon­ tur des Werkstückes, insbesondere zum Herstellen von Stator- und Ro­ torblechen rotierender elektrischer Maschinen, wobei in einem Werk­ zeugaufnahmehalter Ober- und Unterwerkzeuge gelagert sind, und die außer Wirkungseingriff stehenden Unterwerkzeuge unter die Förderebene der zu bearbeitenden Werkstücke absenkbar sind, und wobei der Werk­ zeugaufnahmehalter mittels einer Geradführung geführt und in einer Ebene tangential zu der zirkularen Kontur verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugaufnahmehalter (51) mit C-förmi­ gen Trägerelementen (43) bestückt ist, in denen die Werkzeuge (24, 41, 25, 42) angeordnet sind.

2. Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die C-förmigen Trägerelemente (43) mittels Paßstiften (47) und vorgespannten Wälzkörperführungen (48) in dem Werkzeugaufnahmehalter (51) gelagert sind.

3. Werkzeugwechselvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die C-förmigen Trägerelemente (43) mit einer Kugelrollführung (49) versehen sind, in der eine Oberwerk­ zeuge tragende Aufspannplatte (50) in Arbeitshubrichtung beweglich ge­ führt ist.

4. Werkzeugwechselvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugaufnahme­ halter (51) mittels einer spielfreien Kugelrollspindel (44) verfahr­ bar ist.