DE2916272A1

DE2916272A1 - Stanzmaschine

Info

Publication number: DE2916272A1
Application number: DE19792916272
Authority: DE
Inventors: Ernst Kocher; Gottfried Konrad
Original assignee: Standard Telephon and Radio AG
Current assignee: BALTEC MASCHINENBAU AG PFAEFFIKON ZUERICH CH
Priority date: 1978-05-03
Filing date: 1979-04-21
Publication date: 1979-11-15
Also published as: FR2424810B1; AT370016B; IT1112884B; FR2424810A1; CH627965A5; ATA323979A; DE2954232C2; SE7903370L; SE431067B; DE2916272C2; IT7922094A0

Description

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Stanzmaschine

Die Erfindung betrifft eine Stanzmaschine und insbesondere deren Ausbildung für einen schnellen Werkzeugwechsel und eine Hubbegrenzung beim Stanzbetrieb.

Es sind schon sehr viele Stanzmaschinen bekannt für die unterschiedlichsten Anforderungen mit zum Teil sehr komplexen Werkzeugen. Solche Maschinen sind für Gross-Serienarbeiten sehr geeignet, da bei ihnen der für die Umrichtung notwendige Zeitaufwand gegenüber der effektiven Stanzzeit in einem vernünftigen Verhältnis steht. Zur Vermeidung von Unfällen werden dabei unterschiedliche Schutzmethoden angewandt, welche beim Betrieb der Maschine voll wirksam sind, jedoch beim Einrichten der Maschine nur zum Teil wirksam sind.

Neben Arbeiten in größere Serie fallen aber z. B. beim Prototypenbau immer wieder auch Klein- und Kleinstserien von Stanzarbeiten an, die zum Teil wegen Fehlens einer geeigneten Stanzmaschine oder wegen zu großen Aufwandes für das Einrichten einer vorhandenen Maschine mit Hilfe anderer Bearbeitungstechniken ausgeführt werden, die zum Teil nur bedingt geeignet sind. An sich eignen sich sog. Karussell-Stanzmaschinen mit einer Anzahl von auf einem Karussell angeordneten Standardwerkzeugen zur Ausführung von Stanzarbeiten in Kleinserien. Solche Karussellstanzen sind aber recht teure und voluminöse Maschinen und die dazu benötigten Stanzwerkzeuge können aus technischen Gründen meist nicht als Freischnitt-Werkzeuge ausgeführt werden, sondern Stempel und Matrize müssen über einem Bügel, der die Ausladung des Stanzteiles begrenzt, miteinander verbunden werden. Insbesondere besteht beim Arbeiten mit solchen Maschinen die Gefahr, daß bei Kleinstserien die Sicherheitsvorschriften nicht beachtet werden und zu irgendwelchen, vielfach gefährlichen Behelfen Zuflucht genommen wird.

Die vorerwähnten Nachteile, insbesondere wenn Kleinstserien zu bearbeiten sind, könnten durch eine Stanzmaschine behoben werden, welche mit sehr rasch auswechsel-

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baren Freischnittwerkzeugen arbeitet und so ausgelegt ist, daß der Abstand zwischen Abstreifer und Matrize nur wenig größer ist als die Dicke der verarbeitbaren Bleche, so daß praktisch keine Unfall gefahr besteht und auf aufwendige Schutzvorrichtungen verzichtet werden kann. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine solche Stanzmaschine vorzusehen. Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des ersten Anspruches genannten Merkmale.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Teil des Stössels einer Stanzmaschine im Schnitt; Fig. 2 einen Teil des Tisches einer Stanzmaschine im Schnitt; Fig. 3 einen aus Stempel, Matrize und Abstreifer bestehenden Werkzeugsatz,

teilweise geschnitten;
Fig. 4 einen in den Stössel nach Fig. 1 eingeführten Stempeleinschub nach Fig. 3,

teilweise im Schnitt;
Fig. 5 einen Grundriss und Seitenriss eines Zwischenstückes für den Ausgleich

des Stempelabschliffes; und
Fig. 6 einen Schnitt durch die hydraulische Kolben an Ordnung für die Stösselbewegung.

Die Fig. 1 stellt das untere Ende des Stössels einer nicht gezeigten Stanzmaschine bekannter Bauart mit C-förmigem Maschinenständer dar, welcher Ständer eine oben liegende Stössel einheit mit hydraulischem Antrieb mit einem unten liegenden Tisch verbindet und die Schnittkraft aufnimmt. Wie bei solchen Maschinen üblich, ist im Maschinenständer ein Hydraulikzylinder fest angeordnet, dessen Kolben den Stössel formschlüssig auf- und abbewegen kann. Die vorliegende Stanzmaschine ist nun derart ausgelegt, daß sich Stanzoperationen auch für Kleinstserien oder sogar für Einzelstücke lohnen. Es ist leicht einzusehen, daß dies nur dann der Fall sein kann, wenn für einen Werkzeugwechsel nur minimale Umrüstzeiten aufgewendet werden

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müssen und die Auslegung so ist, daß auf äußere Schutzvorrichtungen für die Bedienungsperson verzichtet werden kann. Letzteres ist jedoch nur dann zulässig, wenn beim Stanzen der Abstand zwischen Niederhalter/Abstreifer und Matrize so klein ist, daß es nicht möglich ist, einen Finger dazwischen zu schieben. Um dies zu erreichen, muß eine zuverlässige Hubbegrenzung vorhanden sein.

Wenn z.B. als für diesen Verwendungszweck sinnvolle Umrüstzeit eine Zeit von weniger als einer Minute angenommen wird, ist leicht einzusehen, daß der Gebrauch von Handwerkzeugen beim Umrüsten ausgeschlossen sein muß.

Anhand der Fig. 1-5 soll nun das Werkzeug-Wechselsystem dieser Stanzmaschine näher erläutert werden. Um dieses Umrüsten ohne Handwerkzeug zu ermöglichen, sind sowohl der Stempel als auch die Matrize auf Werkzeugeinschuben montiert, die in entsprechende Aufnahmen im Stössel bzw. im Tisch eingeschoben werden können. Die Fig. 1 zeigt die Stempel aufnahme im Stössel im Schnitt. Am unteren Ende des Stössels 1 ist eine T-Nut 2 eingearbeitet, in welche ein Stempel einschub 3, welcher in Fig. 4 im Detail gezeigt ist und später erläutert wird, gegen einen nicht gezeigten Anschlag eingeschoben werden kann. Da die Position von Stempel und Matrize genau fixiert werden muß, ist ein Passbolzen 4 vorgesehen, der durch einen nicht gezeigten hydraulischen Kolben in eine Passbohrung im Stempeleinschub eingefahren wird. Sobald dies geschehen ist, kann der Einschub fixiert werden.

Die Fixierung des Stempeleinschubes erfolgt durch Federkraft. Die Kraft eines Paketes von Tellerfedern 7 überträgt sich auf einen Bolzen 5, der mit einer der linken Ausnehmung der T-Nut 2 ungefähr formentsprechenden Ausnehmung 6 versehen ist, und den auskragenden Rand (Fig. 3) des Einschubes festklemmt. Gelöst wird diese Fixierung hydraulisch, indem über Leitung 10 Hydraulikflüssigkeit unter Druck auf einem auf dem Bolzen 5 aufliegenden Kolben 8 einwirkt, welch letzterer durch eine Dichtung gegen die Zylinderwand abgedichtet ist. Eine Zapfenschraube 11, deren Zapfen in eine Nut im Bolzen 5 eingreift, verhindert dessen Verdrehung. Eine genau gleiche

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Anordnung mit den Teilen 5 bis 11 ist auch bei der rechten Ausnehmung der Nut 2 auf der rechten Seite vorhanden. Weiter ist in dieser Fig. noch eine mit Schrauben befestigte Platte 12 sichtbar, die für die Übertragung der Stanzkraft als auswechselbare Verschleissplatte dienen kann.

Die Fig. 2 zeigt die Matrizenaufnahme im Tisch teilweise geschnitten. Der Tisch 21 weist eine T-Nut 22 auf, in welche ein Matrizeneinschub 23 mit einer Matrize 24 gegen einen nicht gezeigten Anschlag eingeschoben werden kann, dabei kommt die Oberseite der Matrize auf die Höhe des Arbeitstisches 25. Genau wie beim Stempeleinschub ist auch hier eine nicht gezeigte Positioniereinrichtung mit hydraulisch verschiebbarem Passbolzen im Tisch und einer entsprechenden Passbohrung im Matrizeneinschub vorhanden.

Die Fixierung des Matrizeneinschubes erfolgt ebenfalls durch Federkraft. Die Kraft einer Schraubenfeder 26 wirkt auf eine Federhülse 27, welche ihrerseits die Kraft auf einen Bolzen 28 überträgt, der in einem Ausleger 29 einer Spannpratze 30 angeordnet ist, welch letztere sich um eine Achse 31 drehen kann. Ein Schnabel 32 der Spannpratze 30 überträgt die Kraft der Feder 26 direkt auf die Matrize 24. Dadurch kann erreicht werden, daß die Matrize 24 lediglich in den Matrizeneinschub eingelegt werden muß, ohne daß zusätzliche Mittel vorhanden sein müssen, um die Matrize mit dem Matrizeneinschub kraftschlüssig zu verbinden. Die Gegenkraft zur Feder 26 für das Lösen der Fixierung wird durch einen mit dem dem Spannschnabel entgegengesetzten Ende der Spannpratze 30 über eine Achse 37 gelenkig verbundenen hydraulischen Kolben 33 aufgebracht, welcher durch Dichtungen 35 und 36 abgedichtet ist, und Hydraulikflüssigkeit unter Druck über Leitung 34 erhält.

Aus dem obigen kann entnommen werden, daß sowohl der Stempeleinschub als auch der Matrizeneinschub durch Federkaft fixiert werden. Ein Ausfall der hydraulischen Druckversorgung dieser Fixierung führt also lediglich zur Unmöglichkeit, die Einschübe aus der Maschine zu nehmen, gefährliche Situationen wegen nicht fixierter Werkzeuge können aber nicht auftreten.

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Fig. 3 zeigt schematisch einen Werkzeugsatz zur Erzeugung eines quadratischen oder rechteckigen Durchbruches in einem Blech. Dabei sind die zu einem spezifischen Durchbruch gehörigen Werkzeugteile ausgezogen, während die für alle oder einen Teil der Werkzeuge gemeinsam verwendbaren Teile gestrichelt sind. Der Stempeleinschub 3 weist als durchbruch-spezifische Teile einen Stempel 41 und einen Abstreifer 42 auf, während der Matrizeneinschub 23 nur die Matrize 24 als durchbruchspezifisches Teil aufweist, welche Matrize mit dem für alle Matrizen verwendeten Unterteil 24' zusammen den vollständigen Matrizeneinschub 23 bildet, wobei gegenbenenfalls noch Zwischenlagebleche zwischen Matrize 24 und Unterteil 24' dazukommen, um den Matrizenabschliff beim Nachschärfen auszugleichen.

Die Schnittkraft wird vom Stössel 1 über die bereits erwähnte Platte 12 auf ein Zwischenstück 43 übertragen, das in Fig. 4 und 5 sichtbar ist und dazu dient, die wegen des Stempelabschliffs mögliche unterschiedliche Stempel länge auf ein Festmaß zu bringen. Zu diesem Zwecke sind bei einem Werkzeugsatz eine Anzahl solcher Zwischenstücke vorhanden, die eine feste Abstufung des Abstandes zwischen der eingefrästen Nut und einer der Endflächen aufweisen. Es braucht also lediglich die Stempellänge gemessen zu werden, um das richtige Zwischenstück auszuwählen, damit trotz gleichbleibendem Hub der Stempel immer gleich tief in die Matrize taucht. Das Zwischenstück weist oben eine Fläche zur Aufnahme des Schnittdruckes und unten einen Bajonettverschluss 51, in welchen ein Kopf 41' des Stempels eingeschoben werden kann. Der Stempel 41 wird mit aufgeschobenem Zwischenstück 43 in eine Bohrung des Stempeleinschubes 3 eingeführt, welcher einen zylindrischen Ansatz 48 aufweist. Der Ansatz 48 ist von einer in Richtung des Stösselweges längs verschiebbaren Hülse umgeben, welche an ihrem unteren Ende mit_einer Auflage für den trichterförmigen Abstreifer 42 und mit einem Aussengewinde versehen ist, auf welches eine Ringmutter 46 von Hand aufgeschraubt werden kann, um den Abstreifer festzuhalten. Durch nicht gezeigte Mittel wird eine Verdrehung des Abstreifers 43 gegenüber der Hülse verhindert. Beim Abwärtshub des Stössels hat der Abstreifer 42 die Funktion eines Niederhalters, d.h. er muss mit einer bestimmten Kraft auf das Werkstück drücken und sich gegenüber dem Stempel verschieben können. Die Niederhaltekraft wird

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über die Hülse 45 durch vier Bolzen 47 aufgebracht, von denen nur einer sichtbar ist, welche Bolzen 47 in der Stempel aufnahme gleitend gelagert sind und aufweiche nicht gezeigte Bolzen drücken, welche unter einem bestimmten hydrostatischen Druck stehen, d.h. der Niederhaltedruck wird entgegen der üblichen Art nicht durch Federn, sondern hydraulisch aufgebracht. Durch die Unterteilung der Kraftübertragung auf zwei hintereinander angeordnete Bolzen kann eine Trennebene auf Höhe der T-Nut geschaffen werden, so daß beim Werkzeugwechsel keine Behinderung durch Übertragungselemente der Niederhaltekraft auftreten, aber auch keine Federn für einen Niederhalter oder Abstreifer zu spannen sind. Die Hülse 45 ist ihrerseits durch einen nicht gezeigten Bolzen gegen Verdrehung geschützt und durch ebenfalls nicht gezeigte Schrauben mit dem Schi itten 44 verbunden.

Wie bereits erwähnt wurde, kann beim Stanzen, wenn ein bestimmter maximaler Stösselhub nicht überschritten wird, auf Schutzvorrichtungen für die Bedienungsperson verzichtet werden. Dieser maximale Hub ist so zu wählen, daß der Abstreifer sich höchstens 4 mm von der Matrize abheben kann, wie dies aus Fig. 3 sichtbar ist. Der Stempel macht dabei einen Weg von ca. 8 mm, da dieser zum Stanzen etwas in die Matrize hineintauchen muß und zum Abstreifen sich weiter zurückziehen muß als der Abstreifer. Für Biegeoperationen ist aber ein größerer Hub erforderlich.

Bei der vorliegenden Stanzmaschine werden die beiden unterschiedlichen Hübe durch die in Fig. 6 gezeigte Doppel kolben-Anordnung erreicht. In einem Zylinder 61 ist ein erster Kolben 62 mit Dichtungen 63 und 64 und einer ersten Kolbenstange 65 vorgesehen, welch letztere über Schrauben 65' mit dem Kolben 62 verbunden ist. Der Kolben 62 kann über eine Leitung 66 am unteren Ende und eine nicht gezeigte Leitung am oberen Ende des Zylinders durch hydraulischen Druck verschoben werden. Dieser erste Kolben 62 ist glockenförmig ausgebildet und weist in seinem Innern eine Zylinderlaufbahn auf, in welcher ein aus mit Schrauben 70 verbundenen Teilen 67, 68 und 69 bestehender zweiter Kolben gleiten kann. Der zweite Kolben wird durch Dichtungsringe 71 und 72 gegen seine Zylinderwand, d.h. gegen den ersten Kolben 62 abgedichtet, und besitzt eine zweite Kolbenstange 42, die sich nach unten erstreckt und an ihrem unteren Ende

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mittelbar die Stempelaufnahme trägt. Der zweite Kolben kann durch über eine Leitung in der ersten Kolbenstange 65 einströmende Hydraulikflüssigkeit nach unten und durch über die Leitung 66 einströmende Flüssigkeit nach oben bewegt werden.

Es ist leicht einzusehen, daß, wenn der erste Kolben durch im Zylinderraum 75 anstehenden Hydraulikdruck in seiner untersten Lage festgehalten wird, sich der zweite Kolben nur über den kleinen Weg bis zum Anschlag am unteren Zylinderboden bzw. bis zum Anschlag am Kolbenboden des ersten Kolbens bewegen kann. Die für den Abwärtshub des zweiten Kolbens über Leitung 74 einströmende Hydraulikflüssigkeit fließt über ein aus einer Kugel 76, einer Feder 77 und nicht näher bezeichneten Bohrungen und Sitzflächen bestehendes Rückschlagventil zum Kolbenboden 67 des zweiten Kolbens. Wenn für den Rückwärtshub die Leitung 74 druckfrei wird, und Hydraulikflüssigkeit durch Leitung 66 einströmt, schließt die Feder 77 das Rückschlagventil und die zwischen erstem und zweitem Kolben eingeschlossene Hydraulikflüssigkeit kann nur über Leitung 78 abfliessen, in welcher eine DrosseIschraube 79 angeordnet ist, welche die Rückflussgeschwindigkeit begrenzt und dadurch den Schlag des zweiten Kolbens auf den ersten Kolben stark dämpft. Beim Biegebetrieb wird ein größerer Hub benötigt und dies wird erreicht, indem der erste Kolben in seine obere Endlage verfahren wird, so daß der zweite Kolben nun einen größeren Hub ausführen kann. Um allfällige an den Dichtungen 63 und 64 des ersten Kolbens vorbeisickernde Leckflüssigkeit abführen zu können, ist bei 80 eine Leckflüssigkeitsleitung angeschlossen.

Durch die vorstehend beschriebene Doppelkolbenanordnung wird erreicht, daß ohne äußere Hubbegrenzungsmittel beim Stanzbetrieb ein maximaler Hub nicht überschritten werden kann, wobei durch unterschiedlich große Kolbenflächen dafür gesorgt ist, daß beim Rückwärtshub des zweiten Kolbens der erste Kolben nicht vom Zylinderboden abgehoben werden kann. Dadurch wird sichergestellt, daß der aus Sicherheitsgründen maximal zulässige Abstand von 4 mm zwischen Abstreifer und Matrize nie überschritten wird. Damit die Unfall gefahr jedoch auch beim Biegebetrieb, bei welchem mit größerem Hub gearbeitet wird, sicher beherrscht wird, ist für diesen Betrieb eine Zweihandauslösung notwendig, was durch elektrische Verriegelung erreicht wird.

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Zusammenfassung:

Es wird eine Stanzmaschine mit hydraulischem Stösse!antrieb und C-förmigem
Maschinenständer beschrieben, die sich für den Betrieb mit Freischnittwerkzeugen eignet und insbesondere ausgelegt ist für einen sehr raschen Werkzeugwechsel.
Damit auf viel Umrüstzeit erfordernde Sicherheitsvorrichtungen verzichtet werden kann, wird beim Stanzbetrieb der Stösselhub durch eine Doppelkolben-Anordnung auf einen Maximalwert begrenzt, der einen Betrieb ohne äußere Schutzvorrichtungen gestattet.

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Claims

Patentanwalt Dipl.-Phys. Leo Thul Stuttgart E. Kocher 2-1 STANDARD TELEPHON UND RADIO AG, ZÜRICH Paten tansprüche

1. jStanzmaschine mit hydraulischem Antrieb des Sfössels und einem C-förmigen

Maschinenständer, ausgelegt für den Betrieb mit Freischnitt-Werkzeugen, gekennzeichnet durch eine mit einer T-Nut (2) versehene Stempelaufnahme, in welche ein Stempeleinschub (3) einschiebbar ist, durch eine mit einer T-Nut (22) versehene Matrizenaufnahme, in welche ein Matrizeneinschub (23) einschiebbar ist, durch hydraulische Mittel zur Positionierung der beiden Werkzeugeinschübe in ihren entsprechenden Aufnahmen, durch von den Positioniermitteln unabhängige Mittel (7, 26) zur Fixierung der Werkzeugeinschübe in ihren Aufnahmen, durch Mittel (47) zur Erzeugung und Übertragung der Niederhaltekraft auf einen Abstreifer (42), durch Mittel (43) zur Kompensation des Werkzeugabschliffes, und durch Mittel (61, 62, 69) zur hydraulischen Hubbegrenzung ■ des Sfössels beim Stanzbetrieb.

2. Stanzmaschine nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Mittel zur Positionierung der Werkzeugeinschübe in den Werkzeugaufnahmen je mindestens einen hydraulisch verschiebbaren Passbolzen aufweisen, der in eine entsprechende Bohrung des Einschubes eingreift und in seiner Endstellung Fixierungsmittel freigibt.

3. Stanzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Fixierung des Stempel einschubes mindestens zwei mit einer der T-Nut (2) der Aufnahme entsprechender Ausnehmung (6) versehene Bolzen (5) aufweisen,

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Kre/T. ./.

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um die auskragenden Teile des Stempeleinschubes (3) unter der Wirkung eines Federpaketes (7) einzuspannen, welche Einspannung hydraulisch lösbar ist, und daß die Mittel zur Fixierung des Matrizeneinschubes mindestens zwei um eine Achse (31) drehbare Spannpratzen (30) aufweisen, welche die durch ein Federpaket (26) aufgebrachte Kraft direkt auf die Matrize (24) übertragen, welche Spannpratzen hydraulisch lösbar sind.

4. Stanzmaschine nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung und Übertragung der Niederhaltekraft des Abstreifers vier im Stössel untergebrachte Hydraulikkolben aufweisen, deren Kraft über vier im Stempel einschub gleitend geführte Bolzen (47) auf den Abstreifer (42) übertragen wird.

5. Stanzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Kompensation des Stempel abschliffes aus einem kalibrierten Zwischenstück (43) bestehen, das formschlüssig auf das obere Ende (41') des Stempels (41) aufgeschoben wird und dessen anderes Ende beim Einschieben des Stempeleinschubes (3) am untern Ende des Stössels anliegt.

6. Stanzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Hubbegrenzung des Stössels in einer Doppelkolben-Anordnung bestehen, bei welcher in einem Zylinder (61) ein erster Kolben (62) mit einer sich nach oben erstreckenden ersten Kolbenstange (65) angeordnet ist, welcher erste Kolben in seinem Innern einen zweiten Kolben (67-69) mit einer sich nach unten erstreckenden zweiten Kolbenstange (73) aufweist, weiche an ihrem unteren Ende mittelbar die Stempel aufnahme trägt, das Ganze derart, daß der erste Kolben (62) beim Stanzbetrieb hydraulisch am unteren Ende des Zylinders (61) anliegend gehaltert wird, so daß sich der zweite Kolben (67-69) nur über den innerhalb des ersfen Kolben mechanisch gegebenen Weg bewegen kann, welcher Weg so gewählt ist, daß ein vorgegebener Maximal abstand zwischen Abstreifer (42) und Matrize (24) nicht überschritten wird.

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