DE3631457C2 - Werkzeug für eine Stanzmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug für eine Stanzmaschine, mit einem Oberteil zum Anschluß an eine, insbesondere am Betäti­ gungsstößel der Maschine vorgesehene Werkzeugaufnahme, mit einem am Oberteil befestigten Stempelfutter, in dem mehrere z. B. kreisförmig unter gleichen Abständen nebeneinander ange­ ordnete Stempel verschiebbar geführt sind, mit einer Matrize, und mit einem zwischen Oberteil und Stempelfutter angeordneten Druckübertragungsglied, welches das rückwärtige Ende eines der Stempel überdeckt.

Bei einem aus DE-GM 85 26 360 bekannten Werkzeug der vorgenann­ ten Art geht das Druckübertragungsglied als radial einwärts ge­ richteter Ansatz vom oberen Rand eines außen auf dem Werkzeug geführten Zahnkranzes aus und überdeckt das rückwärtige Ende eines auszuwählenden Stempels. Zur Aktivierung des Stempels wird der Zahnkranz gegenüber dem feststehenden Werkzeug soweit gedreht, bis sich der mit Anlaufschrägen versehene Ansatz über dem entsprechenden Stempel befindet, um diesen dann aus dem Werkzeug nach unten vorzuschieben. Diese bekannte Aktivierungs­ einrichtung ist insofern nachteilig, als jedes auszuwechselnde Werkzeug seinen eigenen Zahnkranz sowie eine als Gleitlager bearbeitete Umfangsfläche benötigt. Wollte man denselben Zahn­ kranz für mehrere Werkzeuge benutzen, wären an allen Werkzeugen für den Zahnkranzaustausch gleiche Maße mit hoher Paßgenauig­ keit erforderlich. Da während des Stanzvorganges der Zahnkranz vom randseitigen Ansatz einseitig belastet wird, können die entstehenden Verkantungskräfte nur über den Spiel enthaltenden Gleitsitz am Umfang des Stempelfutters abgetragen werden, woraus erhöhter Verschleiß und nachfolgende Präzisionsmängel resultieren. Außerdem gestaltet sich der praktische Einsatz der Aktivierungseinrichtung umständlich, weil jeder Stempel unter­ schiedliche Koordinatenwerte besitzt, die bei der Steuerung der Werkstückverschiebung zu berücksichtigen sind. Die dazu erfor­ derlichen Berechnungen sind zeitaufwendig und können zu Fehlern bei der Werteeingabe sowie im Stanzerzeugnis führen. Im Fall einer Programmsteuerung erhöht sich deren Aufwand durch einen zusätzlichen Funktionsmanipulator, mit dem über ein Verrech­ nungssystem und Zusatzfunktionen die Antriebe für die Werk­ stückverschiebung entsprechend kompensiert werden müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug der eingangs angegebenen Art sowohl hinsichtlich seiner Stabilität und Funktionspräzision zu verbessern als auch dahingehend wei­ terzubilden, daß bei seiner Anwendung in einer automatisierten Blechbearbeitung das Anfahren der Stanzposition durch das Werk­ stück für jeden beliebig ausgewählten, mechanisch aktivierten Stempel im Vergleich zu einem Einfachwerkzeug ohne zusätzlichen Aufwand möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

• - daß dem aus Oberteil mit dem Stempelfutter und der Matrize bestehenden Werkzeug ein gemeinsamer Antrieb für synchrone Schaltdrehbewegungen um die Achse des Betätigungsstößels zuge­ ordnet ist,
• - daß die Matrize den Stempeln zugeordnete Stempelführungen aufweist,
• - und daß das Druckübertragungsglied Teil einer gegenüber dem Werkzeug drehfest, jedoch in Stanzrichtung beweglich gehaltenen Druckplatte ist, die Öffnungen zum Durchtritt der nicht vom Druckübertragungsglied überdeckten Stempel enthält.

Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß jeder Stempel des Werkzeuges nur in einer für sämtliche Stempel gleichen Position bezüglich des durch die Achse des Betätigungsstößels der Stanz­ maschine definierten Nullpunktes des für die Werkstückverstel­ lung maßgeblichen Koordinatensystems mechanisch aktiviert wer­ den kann. Diese für alle aktivierten Stempel gleichbleibende "Nullposition" stimmt z. B. mit dem Null-Wert auf der X-Skala des Koordinatensystems für den Stanztisch überein, so daß in diesem Fall der Abstand der "Nullposition" jedes aktivierten Stempels vom Nullpunkt des Koordinatensystems auf der Y-Skala dem Radius des Teilkreises entspricht, auf dem die Stempel im Werkzeug angeordnet sind. Daraus ergibt als wichtiger Vorteil, daß ein für ein bestimmtes Werkstück nach Koordinatenwerten festgelegtes Stanzprogramm oder -muster bei Anwendung von Werk­ zeugen gemäß der Erfindung die meist zahlreichen Stanzpositio­ nen nicht neuprogammiert werden müssen, sondern lediglich um einen für sämtliche Stempel des Werkzeuges gleichen Y-Wert kor­ rigiert werden, der für die Einsatzzeit des Werkzeuges der Werkstückverstelleinrichtung als Einmalwert eingegeben wird. Darüberhinaus besitzt das Werkzeug einen robusten, präzisions­ fördernden Aufbau, der sich mit verhältnismäßig geringen Geste­ hungskosten herstellen läßt.

In Ausgestaltung des Werkzeuges für eine Stanzmaschine gemäß der Erfindung können die Öffnungen der Aktivierungsplatte Teil eines kreisringförmigen Schlitzes mit einer mindestens dem Durchmesser der Stempelköpfe entsprechenden Breite sein, wobei der Schlitz durch einen das Druckübertragungsglied bildenden Bereich oberhalb des zu betätigenden Stempels unterbrochen bzw. überbrückt ist. Als Übergang zwischen den Enden des kreisring­ förmigen Schlitzes und dem Druckübertragungsglied der Aktivie­ rungsplatte kann jeweils eine in Fortsetzung des Schlitzverlau­ fes angeordnete Anlaufschräge vorgesehen sein.

Vorzugsweise steht die Aktivierungsplatte, die mit Gleitsitz zwischen Oberteil und Stempelfutter gehalten ist, über eine zu ihrem kreisringförmigen Schlitz konzentrische Mittelöffnung in Drehverbindung mit einem zentrischen Vorsprung des Oberteils. Zusätzlich kann die Aktivierungsplatte in seitlichem Abstand vom Werkzeug mittels eines senkrechten Bolzens in einer Buchse geführt sein, die an einem bezüglich des Werkzeuges und dessen Drehbewegungen festen Maschinenteil angeordnet ist.

In weiterer Ausgestaltung des Werkzeuges nach der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Schaltdrehbewegungen des Werkzeuges und der Matrize von einem an der Führung des Betätigungsstößels angreifenden Antrieb abgeleitet sind. Dabei kann das Werk­ zeug an einem Betätigungsstößel befestigt sein, der einschließ­ lich seiner Führung eine Drehstation eines mehrere Dreh- bzw. Werkzeugstationen tragenden Revolverkopfes bildet, wobei ein oberer Abschnitt der Stößelführung mit einem Zahnkranz festver­ bunden ist, der auf der Oberseite des Revolverkopftellers abge­ stützt ist, und wobei der Zahnkranz mit einem Antriebsrad eines Getriebes in Eingriff steht, das über eine Getriebeverzweigung zur Matrize geführt ist. Im Fall der vorbeschriebenen Bauweise kann die Buchse für den am freien Ende der Aktivierungsplatte angeordneten senkrechten Führungsbolzen an der Unterseite des Revolverkopftellers befestigt sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Werkzeuges nach der Erfindung ist der Betätigungsstößel mit einer seitliche Spann­ einrichtung für das Oberteil des Werkzeuges versehen, die einen durch eine Querbohrung des Stößels bis in die Werkzeugaufnahme vortreibbaren Klemmkeil zur drehfesten Verbindung mit dem Werk­ zeug aufweist.

Ausführungsbeispiele für ein Werkzeug nach der Erfindung und für seinen Einbau in eine Stanzmaschine sind nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 das die Stanzstempel tragende Oberteil eines Werkzeu­ ges gemäß der Erfindung im Schnitt,

Fig. 2 das die Matrize umfassende Unterteil eines Werkzeu­ ges gemäß der Erfindung im Schnitt,

Fig. 3 eine zum Werkzeugoberteil gehörende Druckplatte in der Ansicht von unten,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch die Druckplatte nach Fig. 3 und

Fig. 5 einen schematischen Teilschnitt durch den oberen Aus­ legerarm einer Stanzmaschine, die zum Einbau eines Werkzeugs gemäß der Erfindung eingerichtet ist.

Bei dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Mehrfachwerkzeug sind im Werkzeugoberteil 1 mehrere verschiedene Stanzstempel 18 in symmetri­ scher Anordnung rund um die senkrechte Werkzeugmittelachse an­ geordnet, die nacheinander in ihre Betätigungsstellung zur Aus­ führung von Stanzarbeiten gebracht werden können. Durch die drehende Schaltbewegung des Werkzeuges wird der jeweils ausge­ wählte Stanzstempel in die an der Vorderseite des Werkzeuges befindliche Nullposition gebracht, wobei gleichzeitig auch das Werkzeugunterteil mit der zugeordneten Matrizenplatte durch entsprechende Drehung weitergeschaltet worden ist.

Das Werkzeug umfaßt ein Oberteil 1 mit einem oberen Einspann­ zapfen 4 sowie einem unteren Führungsvorsprung 5. Auf dem Füh­ rungsvorsprung 5 ist eine entsprechende Öffnung enthalten­ de Druckplatte oder Aktivierungsplatte 2 aufgesteckt, die in ihrer Oberseite eine zur Werkzeugmittelachse konzentrische Ringnut aufweist, mit der sie auf einem entsprechenden nach unten weisenden Vor­ sprung des Oberteils 1 geführt ist. An den zentrischen Vor­ sprung 5 des Oberteils 1 ist ein Stempelfutter 3 mittels einer Zylinderschraube 11 fest angeschraubt. Zwecks gemeinsamer Dreh­ bewegung von Oberteil 1 und Stempelfutter 3 ist im Vorsprung 5 eine Paßfeder 14 eingesetzt, die hälftig in das Stempelfutter 3 hineinragt.

Die starre Verbindung zwischen Oberteil 1 und Stempelfutter 3 ist so beschaffen, daß die Aktivierungsplatte 2 dazwischen mit Gleitsitz gehalten ist und relative Drehbewegungen bezüglich Oberteil 1 und Stempelfutter 3 ausführen kann. Diese Relativbewe­ gungen kommen zustande, wenn das Werkzeug drehend um seine Mit­ telachse weitergeschaltet wird, während die Aktivierungsplatte 2 aufgrund eines an ihrem seitlichen Ende befestigten senkrech­ ten Führungsbolzens 16, der in einer an der Maschine ortsfest gehaltenen Buchse 28 senkrecht geführt ist, stehen bleibt. Wenn das Werkzeug beispielsweise von dem in Fig. 5 gezeigten Stößel 32 zur Ausführung eines Stanzhubes nach unten bewegt wird, kann die Aktivierungsplatte 2 mit ihrem Führungsbolzen 16 dieser Be­ wegung folgen.

Das Stempelfutter 3 enthält senkrechte Führungen für beispiels­ weise sechs Stanzstempel 18, die jeweils einen erweiterten Kopfabschnitt 20 besitzen, der in einem erweiterten Abschnitt der Führung aufgenommen ist und die relative Drehbewegung des Werkzeuges bezüglich der Aktivierungsplatte 2 nicht behindert. Die im Werkzeug drehbar gelagerte Aktivierungsplatte 2 enthält gemäß Fig. 3 und 4 eine kreisringförmige Öffnung 46, die auf dem Teilkreis der im Stempelfutter 3 angeordneten Stempel 18 liegt und weit genug ist, um in senkrechter Richtung die Stanz­ stempel 18 mit ihren verbreiterten Stempelköpfen 20 aufzuneh­ men. Die kreisringförmige Öffnung 46 ist konzentrisch zur Mit­ telöffnung 9 angeordnet, mit der die Aktivierungsplatte 2 auf dem zentrischen Vorsprung 5 des Oberteils 1 geführt ist.

Die Öffnung 46 der Aktivierungsplatte besitzt einen nicht durchbrochenen Bereich der als Druckübertragungsglied 48 wirkt und groß genug ist, um eine Abstützfläche für einen sich in der Nullposition des Werkzeuges befindlichen Stanzstempel 18 zu bilden. Am Übergang zwischen den Enden der kreisringförmigen Öffnung 46 und dem Druckübertragungsglied 48 der Aktivierungs­ platte 2 können in Fortsetzung der Schlitzbreite und Schlitz­ richtung jeweils Anlaufschrägen vorgesehen sein, die in der An­ sicht von unten gemäß Fig. 3 erkennbar sind und die Stempelköpfe 20 während der Werkzeugdrehung zwangsläufig in die in Fig. 1 rechts von der Mittelachse gezeigte Stellung unter das Druck­ übertragungsglied 48 der Aktivierungsplatte 2 bringen, wo sie für den Stanzvorgang aktiviert sind. Die in Fig. 3 und 4 ge­ zeigte Gestalt der Aktivierungsplatte 2 ist rein beispielhaft und kann in Anpassung an die baulichen Voraussetzungen einer Ma­ schine weitgehend abgeändert werden. Am freien Ende enthält die Aktivierungsplatte 2 eine Gewindeöffnung 14 zur Aufnahme des Gewindeabschnittes des Führungsbolzens 16.

Das Werkzeugunterteil umfaßt gemäß Fig. 2 ein Matrizenfutter 6, das Ausnehmungen 13 für nicht gezeigte dem Profil der Stanz­ stempel 18 angepaßte auswechselbare Matrizeneinsätze und daran anschließende Stempelführungen 15 enthält. Das Matrizenfutter 6 ist mittels einer Pratze 8 und einer oder mehrerer Zylinder­ schrauben 12 an einem Matrizenhalter 7 auswechselbar befestigt. An die Unterseite des Matrizenhalters 7 ist ein Zahnrad 10 an­ geschraubt, dessen Stirnverzahnung von einer Getriebeverzwei­ gung zur Ausführung von Schaltdrehbewegungen angetrieben ist, die synchron zu den Schaltdrehbewegungen des Werkzeugoberteils 1 stattfinden und von der weiter unten beschriebenen Stößelfüh­ rung aus eingeleitet und übertragen werden.

In Fig. 5 ist ein Ausschnitt aus dem oberen Ausleger an einer Stanzmaschine dargestellt, in der auf einem um eine nicht gezeigte senkrechte Achse drehbaren Revolverteller 30 eine größere Anzahl von beispielsweise zehn oder mehr Werkzeugoberteilen angeordnet sind, die in eine Betätigungsstation unterhalb des Hauptstößels 35 der Stanzmaschine einzeln bzw. nacheinander drehbar weitergeschaltet werden können.

In dem waagerechten Revolverteller 30 sind mehrere Stößel 32 mit Stößelführungen 34 untergebracht, von denen in Fig. 5 nur ein Stößel mit Zubehör gezeigt ist, der sich unterhalb eines Hauptstößels 35 befindet und mit diesem über einen oberen Halte­ kopf 33 in Eingriff steht, der bei vertikalen Hubbewegungen des Hauptstößels 35 nach unten und nach oben mitgenommen wird. In einer Öffnung des Revolvertellers 30 ist die zylindrische Stö­ ßelführung 34 drehbar gelagert, die an ihrer Oberseite mit einem Zahnrad 42 verschraubt ist. Das seitlich über den Revolver­ teller 30 überstehende Zahnrad 42 steht mit einem Antriebs­ zahnrad 44 in Eingriff, von dem auch das Werkzeugunterteil bzw. dessen Zahnrad 10 über ein nicht gezeigtes Schneckengetriebe und eine Getriebeverzweigung zu Schaltdrehbewegungen angetrie­ ben wird.

In der Stößelführung 34 ist der Stößel 32 zur Ausführung seiner senkrechten Arbeitsbewegungen geführt, in dessen unterer Auf­ nahme der Spannzapfen 4 des Werkzeugoberteils 1 eingeführt ist. Zu dessen Befestigung dient eine Spanneinrichtung 40, die in einer Querbohrung 38 eines Anschlußteiles 36 am Stößel 32 mit Hilfe eines Schraubteils 39 zum Spannen des Zapfens 4 verstell­ bar ist. Das Anschlußteil 36 steht mit dem Stößel 32 in fester Verbindung und ist in einer seitlich und nach unten offenen Ausnehmung 52 der Stößelführung 34 untergebracht.

Die über das Zahnrad 42 in die Stößelführung 34 eingeleitete Drehbewegung wird auf das Werkzeugoberteil 1 übertragen, um einen erwünschten Stempel 18 in die Betätigungsstellung zu bringen, in der er unter dem Druckübertragungsglied 48 der Aktivierungsplatte 2 steht und in der auch andere Stanzstempel des gleichen Werkzeuges oder nacheinander in diese Drehstation gebrachter Werkzeuge des Revolvertellers 30 sich in der glei­ chen Position gegenüber dem Werkstück bzw. dem Einstellsystem der Stanzmaschine befinden.

Bezüglich eines Koordinaten-Einstellsystems für ein zu stanzen­ des Werkstück kann bei jedem Stanzvorgang stets die gleiche X-Position aufrechterhalten werden. Auch die Y-Position bleibt für sämtliche Stempel 18 desselben Werkzeuges gleich, da sie auf dem gleichen Teilkreis angeordnet sind. Bei Werkzeugen mit unterschiedlichem Teilkreisdurchmesser braucht somit nur die Y-Position jeweils um einen gleichen Wert korrigiert zu werden. Durch die beschriebene Lösung verringern sich die bisherigen Schwierigkeiten, wo aufgrund der Werkzeugabmessungen bestimmte engere Abstände von der Mittelachse des Stößels nicht angefah­ ren bzw. nicht bearbeitet werden können. Weiterhin wird die Ka­ pazität der permanent verfügbaren Werkzeuge um einen beliebig wählbaren Faktor vervielfacht, während sich gleichzeitig die Programmier- und Werkzeugrüstzeiten verringern.

Claims (9)

1. Werkzeug für eine Stanzmaschine, mit einem Oberteil (1) zum Anschluß an eine, insbesondere am Betätigungsstößel (32) der Maschine vorgesehene, Werkzeugaufnahme,
mit einem am Oberteil (1) befestigten Stempelfutter (3), in dem mehrere z. B. kreisförmig unter gleichen Abständen nebeneinan­ der angeordnete Stempel (18) verschiebbar geführt sind,
mit einer Matrizen (6),
und mit einem zwischen Oberteil (1) und Stempelfutter (3) ange­ ordneten Druckübertragungsglied (48), welches das rückwärtige Ende eines der Stempel (18) überdeckt, dadurch gekennzeichnet,

• - daß dem aus Oberteil (1) mit dem Stempelfutter (3) und der Matrize (6) bestehenden Werkzeug ein gemeinsamer Antrieb für synchrone Schaltdrehbewegungen um die Achse des Betätigungsstö­ ßels (32) zugeordnet ist,
• - daß die Matrize (6) den Stempeln (18) zugeordnete Stempelfüh­ rungen (15) aufweist,
• - und daß das Druckübertragungsglied (48) Teil einer gegenüber dem Werkzeug (1, 3) drehfest, jedoch in Stanzrichtung beweglich gehaltenen Druckplatte (2) ist, die Öffnungen (46) zum Durch­ tritt der nicht vom Druckübertragungsglied (48) überdeckten Stempel (18) enthält.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen der Druckplatte (2) Teil eines kreisringförmigen Schlitzes (46) mit einer mindestens dem Durchmesser der Stem­ pelköpfe (20) entsprechenden Breite sind, wobei der Schlitz (46) durch einen das Druckübertragungsglied (48) bildenden Bereich (48) oberhalb des zu betätigenden Stempels unterbrochen bzw. überbrückt ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Übergang zwischen den Enden des kreisringförmigen Schlitzes (46) und dem Druckübertragungsglied (48) der Druckplatte (2) jeweils eine in Fortsetzung des Schlitzverlaufes angeordnete Anlaufschräge vorgesehen ist.

4. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (2), die mit Gleitsitz zwi­ schen Oberteil (1) und Stempelfutter (3) gehalten ist, über eine zu ihrem kreisringförmigen Schlitz (46) konzentrische Mit­ telöffnung (9) in Drehverbindung mit einem zentrischen Vor­ sprung (5) des Oberteils (1) steht.

5. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (2) in seitlichem Abstand vom Werkzeug (1, 3) mittels eines senkrechten Bolzens (16) in einer Buchse (28) geführt ist, die an einem bezüglich des Werk­ zeuges (1, 3) und dessen Drehbewegungen festen Maschinenteil angeordnet ist.

6. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltdrehbewegungen des Werkzeuges (1, 3) und der Matrize (6) von einem an der Führung (34) des Betä­ tigungsstößels (32) angreifenden Antrieb (42, 44) abgeleitet sind.

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es als Revolverkopf ausgebildet ist, wobei ein oberer Abschnitt der Stößelführung mit einem Zahnkranz (42) fest verbunden ist, der auf der Oberseite des Revolverkopftellers (30) abgestützt ist, und wobei der Zahnkranz (42) mit einem Antriebszahnrad (44) eines Getriebes in Eingriff steht, das über eine Getriebever­ zweigung zur Matrize (6) geführt ist.

8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Buchse (28) für den am freien Ende der Druckplatte (2) angeord­ neten senkrechten Führungsbolzen (16) an der Unterseite des Revolverkopftellers (30) befestigt ist.

9. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsstößel (32) mit einer seit­ lichen Spanneinrichtung (40) für das Oberteil des Werk­ zeuges (1, 3) versehen ist, die einen durch eine Querbohrung (38) des Stößels (4) bis in die Werkzeugaufnahme vortreibbaren Klemmkeil (40) zur drehfesten Verbindung mit dem Werkzeug (1, 3) aufweist.