DE3730446C2 - Werkzeugwechselvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Stanzpresse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugwechsel-Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche aus der US-PS 45 87 716 bekannte Werkzeugwechsel-Vorrichtung umfaßt zwei Werkzeugwechselarme, die zur Entnahme eines Werkzeuges aus einem Werkzeugmagazin und zur Zuführung des Werkzeugs zu einer Werkzeugmaschine vorgesehen sind. Beide Arme sind in einem Winkel von 180° zueinander angeordnet und um ein Verbindungsteil gemeinsam verschwenkbar. Einer der beiden Werkzeugwechselarme ist zur Entnahme eines vorhergehenden Werkzeuges von der Werkzeugmaschine und zum Zurückführen desselben zu einem Werkzeugmagazin vorgesehen, währenddessen der andere Werkzeugwechselarm zur Entnahme eines am Werkzeugmagazin angeordneten neuen Werkzeugs und zum Einsetzen des neuen Werkzeugs in die Werkzeugmaschine vorgesehen ist.

Bei einer Stanzpresse, die mit einem Werkzeugmagazin und einer automatischen Werkzeugwechsel-Vorrichtung ausgerüstet ist, besteht jedoch ein Problem dahingehend, daß eine relativ lange Zeit zum Auswechseln eines Satzes bestehend aus Patrize und Matrize erforderlich ist.

Genauer gesagt, verläuft der Vorgang des automatischen Werkzeugwechsels bei einer bekannten Stanzpresse wie folgt:
Ein an der Presse befestigtes vorhergehendes Werkzeug (ein Paar bestehend aus Patrize und Matrize) wird mittels der automatischen Werkzeugwechsel-Vorrichtung entfernt; das entfernte vorhergehende Werkzeug wird an ein Werkzeugmagazin zurückgegeben; ein am Werkzeugmagazin angeordnetes neues Werkzeug wird positioniert oder indexiert (während die Wechselvorrichtung in Bereitschaft steht); das indexierte neue Werkzeug wird aus dem Werkzeugmagazin entfernt und mittels der Wechselvorrichtung an der Presse befestigt. Mit anderen Worten, da in der herkömmlichen Werkzeugwechsel-Vorrichtung ein vorhergehendes Werkzeug aus der Stanzpresse entfernt und zum Werkzeugmagazin zurückgeführt und ein neues Werkzeug aus dem Werkzeugmagazin entnommen und mittels eines einzelnen Roboterarms unabhängig an der Stanzpresse befestigt wird, befindet sich die Werkzeugwechsel-Vorrichtung im Stillstand, wenn das Werkzeugmagazin indexiert wird. Dies führt zu dem Nachteil, daß die Zeit für den Werkzeugwechsel relativ lang ist.

Da ferner in der bekannten Werkzeugwechsel-Vorrichtung ein Satz Werkzeuge (Patrize und Matrize) gleichzeitig ausgetauscht wird, wenn ein neues Werkstück mit einer Dicke, die verschieden von derjenigen eines vorhergehenden Werkstückes ist, in die gleiche Form gestanzt wird, werden sowohl die gleiche Patrize und Matrize gewechselt, um den Schneidenspalt zwischen den beiden zu ändern. Mit anderen Worten, es besteht ein Problem dahingehend, daß eine Anzahl von Werkzeugsätzen (Patrize und Matrize) mit unterschiedlichem Schneidenspalt bisher vorgesehen sind, um Werkstücke unterschiedlicher Dicke in die gleiche Form mit gleichen Abmessungen zu stanzen. Dies führt zu einer kostspieligen Werkzeuganordnung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugwechsel-Vorrichtung zu schaffen, mit der Werkzeuge an einer Werkzeugmaschine bei geringen Verlustzeiten sicher gewechselt werden können.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß sind die beiden Werkzeugwechselarme unabhängig voneinander betätigbar. Zum Wechseln kompletter Werkzeugsätze sind eine obere und eine untere Klemmfingereinrichtung vorgesehen. Beide Fingereinrichtungen können mittels Betätigungseinrichtungen horizontal und vertikal, aber auch relativ zueinander betätigt werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, ganze Werkzeugsätze schnell und kontinuierlich zu wechseln.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Werkzeugwechsel-Vorrichtung ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in welcher in sämtlichen Figuren gleiche Bezugszeichen gleich oder ähnliche Elemente oder Teile bezeichnen. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Stanzpresse, an der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung angebracht ist;

Fig. 2 eine Draufsicht der gleichen Stanzpresse;

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Patrizenhalters, der durch einen Pfeil III in Fig. 1 bezeichnet ist;

Fig. 3A eine vergrößerte perspektivische Darstellung der Patrizen-Verriegelungseinrichtung;

Fig. 4 eine Unteransicht im Teilschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine vergrößerte Draufsicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugwechsel- Vorrichtung;

Fig. 6 eine Seitenansicht der Werkzeugwechsel- Vorrichtung bei Betrachtung ausgehend von der Linie VI-VI in Fig. 2 oder 5;

Fig. 7 eine Schnittdarstellung entlang der Linie VII-VII in Fig. 5;

Fig. 8 eine Schnittdarstellung entlang der Linie VIII-VIII in Fig. 5;

Fig. 9 eine Unteransicht eines unteren Fingers bei Betrachtung ausgehend von der Linie IX-IX in Fig. 8;

Fig. 10 eine Seitenansicht der unteren und oberen Finger bei Betrachtung ausgehend von der Linie X-X in Fig. 8 und

Fig. 11 eine Anzahl von Darstellungen zum Unterstützen der Erläuterung des erfindungsgemäßen Werkzeugwechsel- Verfahrens.

Vor der Beschreibung der erfindungsgemäßen Werkzeugwechsel-Vorrichtung wird nachstehend eine Stanzpresse als Beispiel einer Werkzeugmaschine beschrieben, an welcher die erfindungsgemäße Vorrichtung angebracht ist. Natürlich ist es auch möglich, ohne auf eine Stanzpresse beschränkt zu sein, die erfindungsgemäße Werkzeugwechsel-Vorrichtung an andere Werkzeugmaschinen anzubringen.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Stanzpresse und Fig. 2 eine Draufsicht derselben. Eine Stanzpresse PP ist in einen C-förmigen Rahmen eingebaut, bei welchem ein oberer Rahmen 1 in Art eines Auslegers von einem Säulenabschnitt 2 abgestützt ist, der vertikal an der rechten Seite eines Grundgestells 3 vorgesehen ist. Innerhalb eines Maulabschnittes 4 des C-förmigen Rahmens ist in der Nähe des Säulenabschnittes 2 ein Sub-Säulenabschnitt 5 vertikal vorgesehen. Ein sich entlang dem oberen Rahmen 1 erstreckendes Trägerelement 6 ist ebenfalls in Art eines Auslegers von dem Sub-Säulenabschnitt 5 abgestützt.

Am linken Endabschnitt des Trägerelementes 6 ist ein Patrizenhalter PH zum Haltern einer Patrize P (oberes Werkzeug) so befestigt, daß er auf- und abbewegbar und ferner drehbar ist. Am linken Seitenabschnitt des Grundgestells 3 ist ein Matrizenhalter DH zum Haltern einer Matrize D (unteres Werkzeug) als Gegenstück zur Patrize P gegenüber dem Patrizenhalter PH drehbar angeordnet. Zur Auf- und Abbewegung des Patrizenhalters PH ist ein Stempel 7 am linken Ende des Rahmens 1 gehaltert, so daß er auf- und abbewegbar ist. Dieser Stempel 7 ist in geeigneter Weise mit dem Patrizenhalter PH und über eine Treibstange 9 mit einem Exzenterabschnitt eines am Endteil des oberen Rahmens 1 drehbar gehaltenen Exzenterschaftes 8 verbunden. Weiterhin ist der Exzenterschaft 8 in geeigneter Weise über eine Kupplungseinrichtung 10 mit einem am oberen Rahmen 1 befestigten Motor M verbunden. Folglich wird bei Rotation des Motors M der Stempel 7 durch den herkömmlichen Mechanismus auf- und abbewegt, so daß eine detaillierte Beschreibung desselben an dieser Stelle unterbleibt.

In der obigen Konstruktion wird beim Antrieb des Motors M der Stempel 7 auf- und abbewegt, so daß der Patrizenhalter PH mittels des Stempels 7 ebenfalls auf- und abbewegt wird. Deshalb kann ein blechähnliches Werkstück W, wenn es zwischen der Patrize P und der Matrize D eingelegt ist, ausgestanzt werden, wie dies wohlbekannt ist.

Eine Werkstück-Fixiereinrichtung LD zum Fixieren des Werkstückes ist an der Vorderseite des Grundgestells 3 (an der linken Seite in den Fig. 1 und 2) angeordnet. Diese Werkstück-Fixiereinrichtung LD fixiert ein Werkstück W durch Bewegen desselben sowohl entlang dessen X- als auch dessen Y-Achse in einer vorbestimmten Bearbeitungsposition, in der die Patrize P und die Matrize D angeordnet sind. Dies geschieht in der gleichen Weise wie in einer Revolver-Stanzpresse, so daß eine detaillierte Beschreibung an dieser Stelle unterbleibt. Weiterhin ist am Grundgestell 3 eine Transporteinrichtung CD zum Transportieren von mittels der Patrize P und der Matrize D gestanzten Erzeugnissen oder von Abfällen nach rückwärts vorgesehen. Die Transporteinrichtung CD wird mittels eines geeigneten Antriebsmechanismus (nicht gezeigt) nahe der Matrize D auf- und abbewegt.

Somit werden, wenn ein Werkstück W mittels der Patrize P und der Matrize D gestanzt und gleichzeitig mittels der Werkstück-Fixiereinrichtung LD das Werkstück automatisch in der X- und der Y-Achse fixiert wird, Erzeugnisse und Abfälle auf der Transporteinrichtung CD automatisch nach rückwärts transportiert, wie dies wohlbekannt ist.

Nahe des linken Abschnittes des Trägerelementes 6 ist eine Werkzeugwechsel-Vorrichtung TEX (in Fig. 2 gezeigt) vorgesehen, um die Patrize P und die Matrize D in den Patrizenhalter PH bzw. den Matrizenhalter DH einzusetzen oder aus diesen zu entfernen. Weiterhin ist zur Aufnahme einer Anzahl von auswechselbaren Werkzeugen (Sätze bestehend aus Patrize P und Matrize D) ein scheibenförmiges Werkzeugmagazin TMG am Trägerelement 6 vorgesehen. Dieses Werkzeugmagazin TMG ist oberhalb einer Weglinie, entlang welcher ein Werkstück W zugeführt wird, angeordnet und durch einen vertikalen Drehschaft 11 abgestützt, der mittels einer am Trägerelement 6 befestigten Lagereinrichtung 12 drehbar angeordnet ist. Auf dem obigen Werkzeugmagazin TMG ist eine Mehrzahl von Werkzeughaltern TH, jeder zum Halten eines Satzes bestehend aus Patrize P und Matrize D oder nur einer Matrize D angeordnet.

Das Werkzeugmagazin TMG wird durch einen geeigneten Motor (nicht gezeigt) gedreht, um jeden gewünschten Werkzeughalter TH bis zu einem vorbestimmten Werkzeugwechsel zu indexieren. Wenn der Werkzeughalter TH in eine vorbestimmte Werkzeugposition indexiert worden ist, wird ein Werkzeug (Patrize P und Matrize D) zwischen der Werkzeugwechsel-Vorrichtung TEX und dem Werkzeugmagazin TMG übertragen.

Somit können die Patrize P und die Matrize D dadurch vom Patrizenhalter PH bzw. dem Matrizenhalter DH entfernt oder diesen zugeführt werden, daß jeder gewünschte, auf dem Werkzeugmagazin TMG angeordnete Werkzeughalter TH bis zu einer vorbestimmten Werkzeugposition indexiert und die Werkzeugwechsel-Vorrichtung TEX in geeigneter Weise betätigt wird, wie dies wohlbekannt ist.

Fig. 3 ist eine vergrößerte Darstellung, die den Patrizenhalter PH zeigt. Der Patrizenhalter PH ist durch ein an einem Ende des Trägerelementes 6 befestigtes Stützgehäuse 20 gehalten, so daß er auf- und abbewegbar und drehbar ist. Innerhalb des Stützgehäuses 20 ist ein zylindrisches Kugel-Keilwellengehäuse 21 mit einem Schneckenrad 22 an seinem äußeren Umfang und in seiner mittleren Höhe mittels einer Anzahl von Lagern 23 drehbar abgestützt. Innerhalb dieses Kugel-Keilwellengehäuses 21 ist der Patrizenhalter PH über eine Anzahl von Kugeln abgestützt, so daß er auf- und abbewegbar ist. Der Patrizenhalter PH und das Kugel- Keilwellengehäuse 21 sind über Kugeln in Art einer Kugel-Keilwelle so gekuppelt, daß sie zusammen drehbar sind. Weiterhin befindet sich das Schneckenrad 22 im Eingriff mit einer Schnecke 24, das durch einen Servomotor (nicht gezeigt) angetrieben ist, so daß der Patrizenhalter PH durch den Servomotor gedreht wird, um Löcher von identischer Form und Größe, jedoch mit unterschiedlicher Richtung, zu stanzen.

Um den Patrizenhalter PH auf- und abzubewegen, ist ein oberer Endabschnitt desselben mit dem Stempel 7 verbunden. Detaillierter gesagt, ein an seinem oberen Ende mit einem Flanschteil 25F versehenes Kopfelement 25 ist am oberen Teil des Patrizenhalters PH vorgesehen. Ferner ist ein mit einer Scherplatte 27 versehener Verbindungsarm 26 mit einer Mehrzahl von Bolzen am unteren Ende des Stempels 7 befestigt. Dieser Verbindungsarm 26 ist mit einer T-förmigen Rille 26T ausgebildet, so daß das Flanschteil 25F des Kopfelementes 25 in horizontaler Richtung entfernbar angebracht ist. Deshalb wird der Patrizenhalter PH zusammen mit dem Stempel 7, wenn dieser auf- und abbewegt wird, ebenfalls auf- und abbewegt.

Eine Patrizen-Verriegelungseinrichtung PLD zum automatischen Einsetzen oder Entfernen der Patrize P in den oder aus dem Patrizenhalter PH ist an dessen unterem Abschnitt vorgesehen. Genauer gesagt, ein Halterblock 30 ist mit mehreren Bolzen am unteren Endabschnitt des Patrizenhalters PH unbeweglich befestigt. Dieser Halterblock 30 ist ausgebildet mit einer Verriegelungsöffnung 30H zur Aufnahme eines Verriegelungsteils PFL, das von dem am oberen Teil der Patrize P angeordneten Flanschabschnitt PF nach oben vorspringt. Wie in Fig. 4 (eine Unteransicht der Patrizen-Verriegelungseinrichtung PLD) mit mehr Einzelheiten gezeigt, ist die Verriegelungsöffnung 30H derart ausgebildet, daß ein Teil eines kreisrunden Abschnittes Ha verbunden ist mit einem nahezu dreieckigen Abschnitt 30Hb, der so ausgebildet ist, daß er in seiner Form einer V-förmigen Vorsprungs- Seitenfläche PFLa des Verriegelungsteils PFL der Patrize P entspricht.

Innerhalb des kreisrunden Abschnittes 30Ha der Verriegelungsöffnung 30H ist ein nahezu kreisrundes Verriegelungsglied 32 eingesetzt, so daß es auf- und abbewegbar ist. Innerhalb des Verriegelungsgliedes 32 ist ein mit dem Verriegelungsteil PFL der Patrize P in Eingriff bringbares Hakenelement 34 mittels eines Stiftes 35 bewegbar gelagert. Der Stift 35 durchsetzt einen vertikal im Verriegelungsglied 32 ausgebildeten Schlitz 32H und ist mittels eines Halterblocks 30 unbeweglich gelagert. Deshalb ist das Verriegelungsglied 32 relativ zum Hakenelement 34 auf- und abbewegbar.

Das Hakenelement 34 ist zwecks Aufnahme des Verriegelungsteils PFL der Patrize P am unteren Endabschnitt mit einem mit einem seitlich gerichteten Vorsprungsteil PFLa, das am oberen Endabschnitt des Verriegelungsteils PFL geformt ist, in Eingriff bringbaren Vorsprungsteil 34P und einem Schrägflächenteil 34i ausgebildet, das gegenüber dem Vorsprungsteil 34P geformt ist. Nahe dem oberen Endabschnitt des Hakenelements 34 ist ein anderer Stift 35A so vorgesehen, daß er in Richtung der gleichen Seite wie das Schrägflächenteil 34i vorspringt. Um das Hakenelement 34 zu verschwenken, ist eine mit dem Schrägflächenteil 34i des Hakenelementes 34 in Eingriff bringbare Schrägfläche 32i am inneren unteren Abschnitt des Verriegelungsgliedes 32 und ein mit dem Stift 35A in Eingriff bringbares Stufenteil 32s am oberen Teil des Verriegelungsgliedes 32 ausgebildet. Weiterhin ist ein Ausschnitt im Verriegelungsglied 32 an einer dem Verriegelungsteil PFL der Patrize P entsprechenden Stelle geformt. Am oberen Ende des Verriegelungsgliedes 32 ist eine T-förmige Rille 32t ausgebildet, so daß sie in Eingriff bringbar ist mit einem unteren Ende einer Kolbenstange 36 eines Hydraulikzylinders 37 zum Auf- und Abbewegen des Verriegelungsgliedes 32.

Der Hydraulikzylinder 37 ist für den Patrizenhalter PH vorgesehen, und ein Flanschabschnitt ist am unteren Ende der Kolbenstange 36 ausgebildet, so daß er im Eingriff mit der T-förmigen Rille 32T des Verriegelungsgliedes 32 ist. Der Hydraulikzylinder 37 wird mittels eines Arbeitsfluids betätigt, welches über Fluidbahnen 38 zu- oder abgeführt wird, die im Patrizenhalter PH ausgebildet sind und mit einem drehbar am Kopfelement 25 angebrachten Drehverbindungsglied 39 in Verbindung stehen. Die Drehung dieses Drehverbindungsgliedes 39 wird gestoppt, wenn ein Begrenzungselement 40 mit einem am Verbindungsarm 26 befestigten Anschlag 41 in Eingriff kommt.

Wenn in der obigen Konstruktion ein Arbeitsfluid über das Drehverbindungsglied 39 und die Fluidbahnen 38 zwecks Absenken des Verriegelungsgliedes 32 dem Hydraulikzylinder 37 zugeführt wird, wird die Schrägfläche 32i des Verriegelungsgliedes 32 mit dem Schrägflächenteil 34i des Hakenelementes 34 in Berührung gebracht, so daß das Hakenelement 34 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn (in Fig. 3) verschwenkt wird. Somit drückt das Vorsprungsteil 34P des Hakenelementes 34 das Verriegelungsteil PFL der Patrize P in Richtung des V-förmigen Abschnittes 30Hb der Verriegelungsöffnung 30H und gleichzeitig den Vorsprungsabschnitt PFLa des Verriegelungsteils PFL nach oben, so daß die Patrize P derart am Halterblock 30 befestigt wird, daß die obere Fläche des Patrizen-Flanschabschnitts PF mit der unteren Endfläche des Halterblocks 30 in Kontakt gebracht wird. Ferner wird eine Reaktionskraft, die erzeugt wird, wenn das Hakenelement 34 am Verriegelungsteil PFL der Patrize P befestigt wird, oder eine beim Nibbeln auf die Patrize P aufgebrachte Kraftkomponente vom Halterblock 30 aufgenommen. Deshalb ist es unnötig, das Verriegelungsglied 32 in steifer Weise auszubilden, so daß eine relativ kompakte Konstruktion verwirklicht ist.

Wenn im Gegensatz dazu die Kolbenstange 36 des Hydraulikzylinders 37 nach oben bewegt wird, wird das Stufenteil 32s des Verriegelungsgliedes 32 mit dem Stift 35 in Berührung gebracht, um das Hakenelement 34 im Uhrzeigersinn (in Fig. 3) zu verschwenken, so daß die Patrize P aus ihrer Befestigungslage freigegeben wird. Somit ist die Patrize P nach unten abnehmbar, wie dies wohlbekannt ist.

Wie in Fig. 3 und 4 gezeigt, ist ein Abstreifer-Halter SH zum Halten eines die Patrize P umgebenden Abstreifers ST für den Halterblock 30 vorgesehen. Der Abstreifer- Halter SH ist derartig ausgebildet, daß ein Teil seines ringförmigen Abschnittes aufgeschlitzt ist, um es zu ermöglichen, daß der Abstreifer ST bewegbar ist. Dieser Abstreifer-Halter SH ist mit einem kreisbogenförmigen Halteabschnitt SHa ausgebildet, der mit einer in der Umfangsfläche des Abstreifers ST ausgeformten Umfangsrille STg in Eingriff bringbar ist. Ferner ist der Abstreifer-Halter SH mit einer Anzahl von Kugel- Schnappeinrichtungen 52 zum Halten des Abstreifers ST versehen. Der Abstreifer-Halter SH ist von mehreren vom Halterblock 30 gehaltenen Haltestiften 53 getragen, so daß er auf- und abbewegbar ist. Elastische Elemente 54, wie etwa eine Spiralfeder, sind zwischen dem Abstreifer- Halter SH und dem Halterblock 30 vorgesehen.

Somit drückt der Abstreifer ST beim Stanzen des Werkstückes W mittels der Patrize P auf das Werkstück W, um es zu ermöglichen, daß die Patrize P zuverlässig vom Werkstück W zurückgezogen wird.

Die Matrize D wird durch Horizontalbewegung relativ zum Matrizenhalter DH in diesen eingesetzt oder aus ihm entfernt. Ferner wird die Matrize D in herkömmlicher Weise am Matrizenhalter DH befestigt, so daß eine detaillierte Beschreibung an dieser Stelle unterbleibt.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Beschreibung wird nun Bezug genommen auf eine Werkzeugwechsel-Vorrichtung TEX.

Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die Werkzeugwechsel- Vorrichtung TEX mit einem ersten Werkzeugwechsel-Arm AR1 und einem zweiten Werkzeugwechsel-Arm AR2 ausgerüstet.

Der erste Werkzeugwechsel-Arm AR1 dient zum Entfernen der Patrize P, der Matrize D und des Abstreifers SH vom Patrizenhalter PH und Matrizenhalter DH und zum Einsetzen derselben in den Werkzeughalter TH des Werkzeugmagazins TMG. Der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR2 dient zum Entfernen der Patrize P, der Matrize D und des Abstreifers SH, die im Werkzeughalter TH des Werkzeugmagazins TMA angeordnet sind, und zum Einsetzen derselben in den Patrizenhalter PH, den Matrizenhalter DH und den Abstreifer-Halter SH.

Wie in Fig. 5 gezeigt, sind der erste und der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR1 und AR2 im rechtwinkligen Abstand zueinander angeordnet und werden unabhängig betätigt.

Da der erste und der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR1 und AR2 symmetrisch zueinander angeordnet sind, wird nachstehend lediglich der erste Werkzeugwechsel-Arm AR1 beschrieben. Die Beschreibung des zweiten Werkzeugwechsel-Arms AR2 unterbleibt an dieser Stelle, wobei die gleichen Bezugszeichen für ähnliche Elemente mit der gleichen Funktion wie im ersten Werkzeugwechsel- Arm AR1 beibehalten sind.

Wie in Fig. 6 gezeigt, ist unter der am Trägerelement 6 (gezeigt in Fig. 1) befestigten Halterung 101 ein Schwenkschaft 105 über eine Lagereinrichtung 103 drehbar gelagert. Dieser Drehschaft 105 wird durch eine geeignete Antriebseinrichtung (nicht gezeigt) um 90° oder 180° nach vorwärts oder in die umgekehrte Richtung geschwenkt.

Gemäß Fig. 5 bis 7 sind am oberen und unteren Abschnitt des Drehschaftes 105 ein oberer und ein unterer L-förmiger Tragarm 107U und 107D an ihrer Mitte jeweils mittels eines Keils befestigt. An einer Seite des oberen und des unteren Tragarms 107U und 107D ist eine Führungsstange 109 vertikal gehalten, um den ersten Werkzeugwechsel-Arm AR1 in Richtung nach oben und nach unten zu führen. An der anderen Seite des oberen und des unteren Tragarms 107U und 107D ist eine andere Führungsstange 109 vertikal gehalten, um den zweiten Werkzeugwechsel-Arm AR2 in Richtung nach oben und unten zu führen.

Zur Auf- und Abbewegung des ersten Werkzeugwechsel-Armes AR1 zwischen den Stellungen der Patrize (P) und der Matrize (D) in den Werkzeughaltern (PH und DH) und zwischen den Stellungen der Patrize (P) und der Matrize (D) im Werkzeugmagazin (TMG) ist ein Hubblock 111 mittels der Führungsstange 109 gehalten, so daß er auf- und abbewegbar ist. Ein oberes Endteil der sich von einem an diesem Hubblock 111 befestigten vertikalen Hydraulikzylinder (Zylinderbetätigungseinrichtung) CYL(V) nach oben erstreckenden Kolbenstange 115 ist mit einem am oberen Tragarm 107U befestigten Verbindungsarm 117 verbunden. Deshalb bewegt sich der Hubblock 111 bei Zufuhr eines Arbeitsfluids zum vertikalen Hydraulikzylinder CYL(V) entlang der Führungsstange 109 nach oben und nach unten.

Zur Hin- und Herbewegung des ersten Werkzeugwechsel-Arms AR1 in horizontaler Richtung ist eine sich horizontal erstreckende Schienen-Trägerplatte 119 am Hubblock 111 befestigt, und eine Führungsschiene 121 ist horizontal an dieser Schienen-Trägerplatte 119 angebracht. Ein Gleitblock 123 ist mittels dieser Führungsschiene 121 hin- und herbewegbar gelagert, und eine Verbindungsplatte 125 ist an diesem Gleitblock 123 befestigt. Weiterhin ist ein horizontaler Hydraulikzylinder (Zylinderbetätigungseinrichtung) CYL(H) von der Schienen-Trägerplatte 119 über einen T-förmigen Stützwinkel 127 gehalten. Ein Ende der Kolbenstange 131 des horizontalen Hydraulikzylinders CYL(H) ist über ein in geeigneter Weise gebogenes Verbindungselement 133 mit der Verbindungsplatte 125 verbunden.

Deshalb wird bei Betätigung des horizontalen Hydraulikzylinders CYL(H) die Verbindungsplatte 125 entlang der Führungsschiene 121 hin- und herbewegt.

Ein Fußteil einer sich quer über die Führungsschiene 121 erstreckende Armplatte 135 ist an der Verbindungsplatte 125 an deren unteren Stelle befestigt.

Am Endabschnitt dieser Armplatte 135, wie in Fig. 8 gezeigt, ist ein nahezu C-förmiger Bügelarm 137 vorgesehen, an welchem eine obere Platte 137U und eine untere Platte 137D einander gegenüberstehend befestigt sind. Ein oberer Finger UF zum Klemmen der Patrize P und ein unterer Finger LF zum Klemmen der Matrize D sind von diesem Bügelarm 137 gehalten.

Deshalb werden bei Betätigung des horizontalen Hydraulikzylinders CYL(H) zwecks Hin- und Herbewegung des oberen und des unteren Fingers UF und LF die Patrize P und die Matrize D entfernbar am Patrizenhalter PH und am Matrizenhalter DH befestigt.

Die Funktion des oberen UF oder des unteren Fingers LF ist nachstehend beschrieben.

Wie in den Fig. 8 bis 10 gezeigt, sind zwei Drehachsen 143A und 143B vertikal mit einem geeigneten Abstand zwischen der oberen und der unteren Platte 137U und 137D des Bügelarmes 137 vorgesehen. Ein Basisabschnitt eines Matrizen-Klemmelementes 145A des unteren Fingers LF ist am unteren Teil einer Drehachse 143A drehbar gelagert, und derjenige des anderen Matrizen-Klemmelementes 145B ist am unteren Teil der anderen Drehachse 143B drehbar gelagert.

Ein Paar der Matrizen-Klemmelemente 145A und der 145B sind mit Bezug zueinander symmetrisch ausgebildet, und sie werden mittels einer zwischen den beiden vorgesehenen Schraubenfeder 147 in eine Richtung beaufschlagt, daß die beiden Elemente geschlossen werden.

Jedes Matrizen-Klemmelement 145A oder 145B ist an einem Ende mit einem mit einer von an der Seitenfläche der Matrize D mit Abständen ausgebildeten Klemmöffnungen Dh in Eingriff bringbaren Klemmstift 149 und mit einem mit einer an der Umfangsfläche der Matrize D geformten Rinne Dg in Eingriff bringbaren Klemmvorsprung 151 versehen. Ferner ist jedes Matrizen-Klemmelement 145A oder 145B mit einem Abstreifer-Stützteil 153 zum Abstützen des Abstreifers ST und mit einem mit einer Umfangsrinne STg des Abstreifers ST in Eingriff bringbaren Eingriffs- Vorsprung 155 ausgebildet.

Bei dieser Konstruktion kann die Matrize D, wenn sie zwischen die zwei Matrizen-Klemmelemente 145A und 145B eingesetzt ist, zwischen den zwei 145A und 145B aufgrund der Wirkung der Schraubenfeder 147, des Klemmstiftes 149 und des Klemmvorsprungs 151 eingeklemmt werden. Ferner kann die Matrize D, wenn sie zwischen den zwei Matrizen- Klemmelementen 145A und 145B herausgezogen ist, leicht entfernt werden. Außerdem versteht es sich von selbst, daß der Abstreifer ST entfernbar von den zwei Matrizen- Klemmelementen 145A und 145B abgestützt ist.

Wie in den Fig. 8 und 10 gezeigt, besteht der obere Finger UF aus einem Paar symmetrischer Patrizen- Klemmelemente 157A und 157B. Jeder Basisabschnitt dieser Klemmelemente ist mittels jeder Drehachse 143A oder 143B drehbar gelagert, so daß sie auf- und abbewegbar ist. Diese zwei Patrizen-Klemmelemente 157A und 157B sind mittels einer dazwischen angeordneten Schraubenfeder 159 in die Richtung beaufschlagt, in der sie geschlossen werden. Weiterhin ist jedes Patrizen-Klemmelement 157A oder 157B an einem Ende mit einem mit einer von in der Seitenfläche des Flanschabschnitts PF der Matrize P mit einem Abstand ausgebildeten Klemmöffnungen Ph in Eingriff bringbaren Klemmstift 161 und mit einem mit einer im Flanschabschnitt PF der Patrize P geformten Rinne Pg in Eingriff bringbaren Klemmvorsprung 163 versehen.

Bei dieser Konstruktion kann die Patrize P zwischen den zwei Patrizen-Klemmelementen 157A und 157B in der gleichen Weise wie die Matrize D zwischen den zwei Matrizen-Klemmelementen 145A und 145B geklemmt werden.

Wie später im einzelnen beschrieben wird, kann die Matrize D in die Stanzpresse durch einfache Vorwärtsbewegung des zweiten Werkzeugwechselarms AR2 in horizontaler Richtung eingesetzt werden. Der Patrizenhalter PH kann jedoch durch weiteres Bewegen des zweiten Arms AR2 in eine Richtung nach oben mit einem Minizylinder M-CYL in diese eingesetzt werden.

Der Minizylinder (Zylinderbetätigungseinrichtung) M-CYL ist auf der oberen Platte 137U des Bügelarms 137 befestigt, um die Patrizen- Klemmelemente 157A und 157B nach aufwärts und nach abwärts zu bewegen, d. h., um den Verriegelungsteil PL der Patrize P in die Verriegelungsöffnung 30H des am unteren Ende des Patrizenhalters PH angeordneten Halterblocks 30 einzurücken oder aus dieser auszurücken. Eine Kolbenstange 167 des Minizylinders M-CYL ist zwischen den zwei Patrizen-Klemmelementen 157A und 157B angeordnet. Auf beiden Flächen, an denen die Kolbenstange 167 der oberen und der unteren Oberfläche der zwei Patrizen-Klemmelemente 157A und 157B entspricht, ist eine ausreichend große Unterlagsscheibe 169 derart vorgesehen, daß sie nicht von diesen Elementen verschoben wird, sogar dann nicht, wenn die zwei Elemente 157A und 157B geöffnet sind.

Wenn bei der vorstehenden Konstruktion der Minizylinder M-CYL betätigt wird, werden beide Patrizen-Klemmelemente 157A und 157B unter Führung entlang der Drehachsen 143A und 143B auf- und abbewegt.

Wie bereits erklärt, wird der erste Werkzeugwechsel-Arm AR1 in horizontaler Richtung hin- und herbewegt, und weiterhin wird der obere Finger UF des ersten Werkzeugwechsel-Arms AR1 relativ zum unteren Finger LF auf- und abbewegt. Ferner wird der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR2 in der gleichen Weise wie der erste Werkzeugwechsel-Arm AR1 betätigt. Außerdem werden der erste und der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR1 und AR2 zur gleichen Zeit horizontal verschwenkt, wenn der Schwenkschaft 105 geschwenkt wird.

Die Fig. 11 zeigt eine Aufeinanderfolge von Schritten beim Werkzeugwechsel, deren jeder jede Funktion der Werkzeugwechsel-Vorrichtung TEX erläutert. Hierbei entfernt der erste Werkzeugwechsel-Arm AR1 ein Werkzeug am Werkzeughalter (TH) und führt es zum Werkzeugmagazin (MAG) zurück, während der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR2 ein Werkzeug am Magazin (MAG) entnimmt und es in den Werkzeughalter (TH) einsetzt.

Ferner kann die Patrize P (oberes Werkzeug) durch Absenken der Patrize P aus dem Patrizenhalter PH entfernt und durch Anheben der Patrize P in den Patrizenhalter PH eingesetzt werden. Die Patrize P kann jedoch durch einfaches Bewegen der Patrize P in horizontaler Richtung aus dem Werkzeugmagazin MAG entfernt oder diesem zurückgegeben werden. Andererseits kann die Matrize D (unteres Werkzeug) durch einfaches Bewegen der Matrize D in horizontaler Richtung aus dem Matrizenhalter DH und dem Werkzeugmagazin MAG entnommen oder in diese eingesetzt werden.

In Fig. 11 zeigt der Schritt (1) den Zustand, in welchem der erste und der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR1 und AR2 kein Werkzeug (die Patrize P und die Matrize D) klemmen. Im Schritt (1) wird der erste Werkzeugwechsel-Arm AR1 bis zur Höhe eines am Werkzeughalter (TH) befestigten vorherigen Werkzeuges abgesenkt. Ferner fährt der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR2 vorwärts, um ein am Werkzeugmagazin (MAG) befestigtes neues Werkzeug zu entfernen, worauf Schritt (2) beginnt.

Im Schritt (2) wird der obere Finger UF des ersten Werkzeugwechsel-Arms AR1 bis zur Höhe des am Werkzeughalter befestigten oberen Werkzeuges angehoben. Der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR2 entfernt ein neues Werkzeug vom Werkzeugmagazin (MAG) und kehrt zurück, woraufhin Schritt (3) beginnt.

Im Schritt (3) fährt der erste Werkzeugwechsel-Arm AR1 vorwärts, um ein am Werkzeughalter befestigtes vorheriges Werkzeug zu entfernen. Der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR2 steht in Bereitschaft, woraufhin der Schritt (4) beginnt.

Im Schritt (4) wird der obere Finger UF des ersten Werkzeugwechsel-Arms AR1 zum Absenken des Werkzeuges heruntergefahren, nachdem das am Werkzeughalter befestigte Werkzeug entfernt worden ist. Der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR2 steht in Bereitschaft, woraufhin der Schritt (5) beginnt.

Im Schritt (5) fährt der erste Werkzeugwechsel-Arm AR1 zurück, um das Werkzeug zu entfernen. Der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR2 steht in Bereitschaft, woraufhin der Schritt (6) beginnt.

Im Schritt (6) wird der erste Werkzeugwechsel-Arm AR1 vor der Schwenkbewegung bis zur ursprünglichen Höhe angehoben. Der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR2 steht in Bereitschaft, woraufhin Schritt (7) beginnt.

Im Schritt (7) werden die zwei Arme AR1 und AR2 um 90° verschwenkt, so daß der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR2 im Werkzeugaufspann-Bereich der Stanzpresse angeordnet ist, woraufhin Schritt (8) beginnt.

Im Schritt (8) wird der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR2 bis zur Höhe des Werkzeugaufspann-Bereichs der Stanzpresse abgesenkt, der erste Werkzeugwechsel-Arm AR1 steht in Bereitschaft, woraufhin Schritt (9) beginnt.

Im Schritt (9) fährt der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR2 vorwärts, um das neue Werkzeug in den Werkzeugaufspann- Bereich der Stanzpresse einzusetzen. Der erste Werkzeugwechsel-Arm AR1 steht in Bereitschaft, woraufhin der Schritt (10) beginnt.

Im Schritt (10) fährt der obere Finger UF des zweiten Werkzeugwechsel-Arms AR2 zum Einsetzen des neuen Werkzeugs nach oben. Der erste Werkzeugwechsel-Arm AR1 steht in Bereitschaft, woraufhin der Schritt (11) beginnt.

Im Schritt (11) fährt der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR2 zurück, nachdem das neue Werkzeug befestigt worden ist. Der erste Werkzeugwechsel-Arm AR1 steht in Bereitschaft, woraufhin der Schritt (12) beginnt. Somit beginnt der Stanzvorgang unter Verwendung des neu eingesetzten Werkzeuges.

Im Schritt (12) wird der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR2 bis zur ursprünglichen Höhe angehoben, und der obere Finger UF wird abgesenkt. Der erste Werkzeugwechsel-Arm AR1 steht in Bereitschaft, woraufhin der Schritt (13) beginnt.

Im Schritt (13) schwenken der erste und zweite Werkzeugwechsel-Arm AR1 und AR2 um 180° in die entgegengesetzte Richtung. Der erste Werkzeugwechsel-Arm AR1 ist am Werkzeugmagazin angeordnet, woraufhin Schritt (14) beginnt.

Im Schritt (14) fährt der erste Werkzeugwechsel-Arm AR1 vorwärts, um das vorherige Werkzeug dem Werkzeughalter des Werkzeugmagazins zurückzugeben. Der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR2 steht in Bereitschaft, woraufhin Schritt (15) beginnt.

Im Schritt (15) kehrt der erste Werkzeugwechsel-Arm AR1 zur ursprünglichen Position zurück, der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR2 steht in Bereitschaft, und der Schritt (16) beginnt.

Im Schritt (16) schwenken der erste und der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR1 und AR2 um 90° in Richtung des Pfeiles, so daß sie zum ursprünglichen Schritt (1) zurückkehren.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, dient der erste Werkzeugwechsel-Arm AR1 zum Entfernen des Werkzeugsatzes in der Stanzpresse und zum Zurückgeben desselben zum Werkzeugmagazin. Der zweite Werkzeugwechsel-Arm AR2 dient zum Entfernen des im Werkzeugmagazin angeordneten Werkzeuges und zum Einsetzen desselben in den Werkzeughalter der Stanzpresse. Deshalb ist es möglich, die Werkzeugwechsel-Zeit merklich zu verkürzen, da der Werkzeugwechsel-Vorgang kontinuierlich durchgeführt werden kann. Da der obere Finger UP des ersten oder des zweiten Werkzeugwechsel-Arms auf- und abbewegt werden kann, ist es ferner möglich, wenn der obere Finger UP in der untersten Position entfernt vom oberen Werkzeug gehalten wird, nur das untere Werkzeug bei Verwendung lediglich des unteren Fingers LF zu wechseln. Mit anderen Worten, wenn die Stanzabmessungen und -formen die gleichen sind und sich nur die Werkstückdicken ändern, ist diese Funktion zur Verstellung des Abstandes zwischen der Patrize und der Matrize nützlich.

Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels ergibt, kann das Einsetzen des Werkzeuges in das Werkzeugmagazin und das Entfernen des Werkzeugs aus dem Werkzeugmagazin gleichzeitig während der Weiterführung des Betriebs der Werkzeugmaschine durchgeführt werden, so daß es möglich ist, Werkzeuge schnell zu wechseln und somit den Wirkungsgrad der Werkstückherstellung zu verbessern.

Claims (3)

1. Werkzeugwechsel-Vorrichtung für eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Stanzpresse, mit

• (a) einem ersten Werkzeugwechsel-Arm (AR1) zum Entfernen eines an einem Werkzeughalter die Werkzeugmaschine aufgespannten vorhergehenden Werkzeuges und zum Zurückführen des entfernten vorhergehenden Werkzeuges zu einem Werkzeugmagazin (TMG),
• (b) einem zweiten Werkzeugwechsel-Arm (AR2) zum Entfernen eines am Werkzeugmagazin angeordneten neuen Werkzeuges und zum Einsetzen des entfernten neuen Werkzeuges in den Werkzeughalter der Werkzeugmaschine, wobei
• (c) der erste und zweite Werkzeugwechselarm Arms (AR1 und AR2) in einer vorbestimmten Winkelposition zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Werkzeugwechselarm (AR1, AR2) unabhängig voneinander mittels eines Betätigungsdruckes betätigt werden und daß der erste und zweite Werkzeugwechselarm (AR1, AR2) jeweils umfaßt:
  • (1) eine obere Fingereinrichtung (UF) zum Klemmen eines oberen Werkzeuges (P),
  • (2) eine untere Fingereinrichtung (LF) zum Klemmen eines unteren Werkzeuges (D),
  • (3) eine vertikale Zylinderbetätigungseinrichtung (CYL-V) zum Bewegen der oberen und unteren Fingereinrichtung (UF, LF) gleichzeitig in Axialrichtung des Werkzeuges (P, D),
  • (4) eine horizontale Zylinderbetätigungseinrichtung (CYL-H) zum Bewegen der oberen und der unteren Fingereinrichtung (UF, LF) gleichzeitig in einer Richtung senkrecht zur Axialrichtung des Werkzeuges und
  • (5) eine Zylinderbetätigungseinrichtung (M-CYL) zum Bewegen der oberen Fingereinrichtung (UF) relativ zur unteren Fingereinrichtung (LF) in Axialrichtung des Werkzeuges.

2. Werkzeugwechsel-Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fingereinrichtung (LF) außerdem mit einer Einrichtung versehen ist, mit der nur ein unteres Werkzeug entfernt wird, wobei die obere Fingereinrichtung (UF) in der untersten Stellung durch die Zylinderbetätigungseinrichtung (M-CYL) gehalten wird.

3. Werkzeugwechsel-Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Fingereinrichtung (LF) ein am oberen Werkzeug (P) angebrachtes Abstreifer-Stützteil (153) zum Halten eines Abstreifers (ST) aufweist.