Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einem an drei Seiten
offenen, vorzugsweise etwa C-förmigen Maschinenrahmen, einem am Maschinen
rahmen angebrachten, durch einen Antriebsschlitten vertikal bewegbaren,
oberen Werkzeugträger mit mindestens zwei nebeneinander angeordneten Werk
zeugaufnahmen mit entsprechenden Oberwerkzeugen, einem am Maschinenrahmen
angebrachten unteren Werkzeugträger mit einer entsprechenden Anzahl von
nebeneinander angeordneten Werkzeugaufnahmen mit entsprechenden Unterwerk
zeugen und einer auf dem unteren Werkzeugträger aufgespannten, vorzugs
weise in einer Fassung angeordneten, die Werkzeugaufnahmen aufweisenden
Matrizenplatte.
Die bekannte Werkzeugmaschine, von der die Erfindung ausgeht (EP-A 01 80 146),
ist eine Mehrstempel-Werkzeugmaschine mit mindestens drei, häufig auch mit
fünf im oberen Werkzeugträger nebeneinander angeordneten Werkzeugaufnahmen
mit darin angeordneten Oberwerkzeugen, insbesondere Stanzstempeln, und
einer entsprechenden Anzahl von unteren Werkzeugaufnahmen mit entsprechenden
Unterwerkzeugen, insbesondere Stanzmatrizen. Die Oberwerkzeuge sind einzeln
oder sämtlich besonders schnell dadurch wechselbar, daß eine alle Werkzeug
aufnahmen am oberen Werkzeugträger an den Stirnseiten verschließende Ver
schlußkappe am oberen Werkzeugträger schwenkbar angelenkt und mit diesem
verriegelbar ist. Bei geöffneter Verschlußkappe kann ein einzelnes Ober
werkzeug oder können sämtliche Oberwerkzeuge einfach horizontal aus den
horizontal an einer Seite geöffneten Werkzeugaufnahmen herausgezogen bzw.
entsprechend andere Oberwerkzeuge horizontal eingeschoben werden.
Die Werkzeugaufnahmen am unteren Werkzeugträger befinden sich in einer Ma
trizenplatte, die ihrerseits in einer Fassung einer Sattelplatte eingesetzt
ist. Durch Einschieben der Matrizenplatte in die Fassung der Sattelplatte
und verriegelndes Verspannen in dieser Fassung ist die Matrizenplatte hier
mit wenigen Griffen immer in ihre Sollposition bringbar. Es hängt von der
Anzahl und der Größe der Oberwerkzeuge und Unterwerkzeuge ab, wieviele
Oberwerkzeuge und Unterwerkzeuge hier gleichzeitig verwendet werden können.
Entsprechend der Anzahl und Größe der Unterwerkzeuge gibt es verschiedene
gegeneinander auswechselbare Matrizenplatten.
Für sich ist es für Werkzeugmaschinen mit einem Oberwerkzeug und einem Unter
werkzeug bekannt, das Oberwerkzeug und das Unterwerkzeug in einer einen
Führungsrahmen umfassenden Werkzeugeinheit, insbesondere einer Schneidein
heit oder Ausklinkeinheit, zusammenzufassen (DE-AS 10 04 891). Diese be
kannte Werkzeugmaschine weist als Werkzeugeinheit eine Ausklinkeinheit auf.
Das Oberwerkzeug ist in einem Führungsrahmen in Führungsschienen vertikal
verschiebbar geführt und weist am oberen Ende ein hammerkopfartiges Kupplungs
mittel auf, das in ein korrespondierendes, hier als T-Nut ausgeführtes Kupp
lungsmittel am oberen Werkzeugträger einführbar ist. Der Führungsrahmen
der Werkzeugeinheit, der das Unterwerkzeug aufnimmt, hat am unteren Ende
eine umgekehrt T-förmige Platte als Kupplungsmittel, die in ein als T-Nut
ausgeführtes Kupplungsmittel am unteren Werkzeugträger eingeschoben werden
kann. Die gesamte Werkzeugeinheit wird bei dieser bekannten Werkzeugmaschine
also insgesamt in Längsrichtung des Maschinenrahmens, von der offenen Stirn
seite her kuppelnd zwischen den oberen und den unteren Werkzeugträger ein
geschoben. Dies ist besonders zweckmäßig, da die Werkzeugeinheit schnell
und einfach ausgetauscht werden kann, wobei gleichzeitig wegen der Selbst
führung der Werkzeuge in der Werkzeugeinheit insbesondere beim Schneiden
bzw. beim Ausklinken auftretende Querkräfte innerhalb der Werkzeugeinheit
kompensiert bzw. abgefangen werden können.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die eingangs erläuterte, be
kannte Werkzeugmaschine so auszugestalten und weiterzubilden, daß auch hier
eine selbstgeführte Werkzeugeinheit in gleich flexibler Weise wie die nor
malen Ober- und Unterwerkzeuge verwendet werden kann.
Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist dadurch gelöst, daß auf der Matrizen
platte anstatt eines Unterwerkzeuges in einer entsprechenden Werkzeugaufnahme
eine ein Oberwerkzeug und ein Unterwerkzeug in einem Führungsrahmen um
fassende Werkzeugeinheit, insbesondere Schneideinheit oder Ausklinkeinheit,
angeordnet und mit dem oberen Werkzeugträger antriebsmäßig gekuppelt ist.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß auch eine selbstgeführte Werkzeug
einheit in die Mehrstempel-Werkzeugmaschine, von der die Erfindung ausgeht,
integriert werden kann, wenn man die Werkzeugeinheit wie ein Unterwerkzeug
behandelt, jedoch das Oberwerkzeug in der Werkzeugeinheit antriebsmäßig mit
dem oberen Werkzeugträger kuppelt. Dann kann man sogar das Schnellwechsel
system der bekannten Werkzeugmaschine mit der Verschlußkappe beibehalten.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die zuvor erläuterte Lehre der Er
findung auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die
dem Anspruch 1 nachgeordneten Ansprüche verwiesen. Andererseits wird dazu
auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
anhand der Zeichnung verwiesen.
In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 in einer Seitenansicht, schematisch, ausschnittweise eine Werkzeug
maschine gemäß der Erfindung,
Fig. 2 die Werkzeugmaschine aus Fig. 1 in einer Ansicht von der Stirn
seite des Maschinenrahmens her und
Fig. 3 vergrößert, teilweise geschnitten, eine besonders bevorzugte Werk
zeugeinheit für eine Werkzeugmaschine gemäß Fig. 1.
Die in Fig. 1 in einer Seitenansicht dargestellte Werkzeugmaschine weist
zunächst einen an drei Seiten offenen, vorzugsweise etwa C-förmigen Maschi
nenrahmen 1 auf. Am Maschinenrahmen 1 ist ein durch einen schematisch dar
gestellten Antriebschlitten 2 vertikal bewegbarer oberer Werkzeugträger 3
angebracht. Der obere Werkzeugträger 3 weist, wie insbesondere Fig. 2 zeigt,
mehrere nebeneinander angeordnete Werkzeugaufnahmen 4 mit darin entsprechend
angeordneten Oberwerkzeugen 5 auf. Als Oberwerkzeuge 5 sind hier zunächst
zwei Stanzstempel erkennbar. Ferner am Maschinenrahmen 1 angebracht ist ein
unterer Werkzeugträger 6 mit einer entsprechenden Anzahl von nebeneinander
angeordneten Werkzeugaufnahmen 7 mit entsprechenden Unterwerkzeugen 8. Hier
dargestellt sind zunächst zwei den als Stanzstempel ausgeführten Oberwerk
zeugen 5 entsprechende Stanzmatrizen als Unterwerkzeuge 8.
Auf dem unteren Werkzeugträger 6 aufgespannt und vorzugsweise in einer Fassung
angeordnet ist eine die Werkzeugaufnahmen 7 aufweisende Matrizenplatte 9.
Die Matrizenplatte 9 kann ausgewechselt werden, um entsprechend ausgewechsel
ten Oberwerkzeugen 5 passende Unterwerkzeuge 8 gegenüberzustellen.
Von erfindungswesentlicher Bedeutung ist nun zunächst, daß auf der Matrizen
platte 9 anstatt eines Unterwerkzeugs in einer entsprechenden Werkzeugauf
nahme 7 eine ein Oberwerkzeug 10 und ein Unterwerkzeug 11 in einem Führungs
rahmen 12 umfassende Werkzeugeinheit 13, insbesondere Schneideinheit oder Aus
klinkeinheit, angeordnet und mit dem oberen Werkzeugträger 3 antriebsmäßig
gekuppelt ist. Im dargestellten und insoweit bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist der obere Werkzeugträger 3 grundsätzlich für die Aufnahme von fünf Ober
werkzeugen 5 normaler Größe, also von fünf Stanzstempeln vorbereitet, weist
also insgesamt fünf Werkzeugaufnahmen 4 auf. Entsprechend weist der untere
Werkzeugträger 6 im Prinzip den Platz für fünf entsprechende Werkzeugauf
nahmen 7 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist nun erkennbar, daß
die Werkzeugeinheit 13 den Platz mehrerer normaler Unterwerkzeuge, hier
nämlich dreier Unterwerkzeuge einnimmt. Die Werkzeugeinheit 13 ist dabei
so angeordnet, daß sie außermittig auf der Matrizenplatte 9 positioniert ist.
Die Werkzeugeinheit 13 muß insgesamt kraftschlüssig kuppelnd zwischen den
oberen und den unteren Werkzeugträger 3, 6 eingesetzt sein. Die kraft
schlüssige Kupplung zum oberen Werkzeugträger 3 könnte systemgemäß zunächst
dadurch realisiert werden, daß die Werkzeugeinheit ein mit dem Oberwerkzeug
verbundenes Kupplungsteil aufweist und das Kupplungsteil anstelle eines
Oberwerkzeugs in eine entsprechende Werkzeugaufnahme im oberen Werkzeug
träger eingesetzt ist. Bei entsprechend geschickter Ausgestaltung der Werk
zeugeinheit 13 läßt sich aber eine noch einfachere Lösung realisieren, die
dadurch gekennzeichnet ist, daß das Oberwerkzeug 10 der Werkzeugeinheit 13
eine zum oberen Werkzeugträger 3 hin weisende Kraftübertragungsfläche 14
aufweist und daß in der entsprechenden Werkzeugaufnahme 4 im oberen Werk
zeugträger 3 ein auf der Kraftübertragungsfläche 14 aufsitzender Druck
stößel 15 angeordnet ist. Der Druckstößel 15 ist in Fig. 2 ganz besonders
gut erkennbar. Fig. 3 zeigt, wie der Druckstößel 15 lediglich auf der Kraft-
Übertragungsfläche 14 aufsitzt.
Die Werkzeugeinheit 13 ist im Stand der Technik so ausgeführt, daß deren
Unterwerkzeug 11 feststeht, während das Oberwerkzeug 10 vom oberen Werkzeug
träger 3 aktiv nach oben oder nach unten bewegt werden kann. Noch zweck
mäßiger ist allerdings eine Gestaltung der Werkzeugeinheit 13, die dadurch
gekennzeichnet ist, daß das Oberwerkzeug 10 in die vom Unterwerkzeug 11
abgehobene, geöffnete Stellung vorgespannt und entgegen der Vorspannkraft
in die auf das Unterwerkzeug 11 abgesenkte, geschlossene Stellung herunter
drückbar ist. Diese Vorspannung des Oberwerkzeugs 10 der Werkzeugeinheit 13
in die geöffnete Stellung korrespondiert in besonders zweckmäßiger Weise
zu der Verwendung eines Druckstößels 15.
Die Vorspannung des Oberwerkzeugs 10 kann durch verschiedene Mittel erzeugt
werden. Insbesondere empfehlen sich als Vorspannmittel Federn 16, also Zug
feder, Druckfedern, Schraubendruckfedern, Gasdruckfedern usw. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel wird die Vorspannung des Oberwerkzeugs 10 durch zwei
Tellerfederstapel erzeugt (Fig. 3). Fig. 3 zeigt in dem Zusammenhang, daß
nach bevorzugter Lehre der Erfindung der Führungsrahmen 12 der Werkzeugein
heit 13 als Säulenführung ausgeführt ist. Dabei sind hier die Federn 16,
insbesondere also die Tellerfedern der Tellerfederstapel, in entsprechenden
Führungssäulen 17 angeordnet. Man erkennt in Fig. 3 gut, daß das Oberwerk
zeug 10, hier also das Obermesser, mit einseitig geschlossenen Führungs
zylindern 18 auf die Führungssäulen 17 aufgesetzt ist, wobei die als Teller
federstapel ausgeführten Federn 16 im Inneren der Führungssäulen 17 ange
ordnet sind. Eine die als Tellerfederstapel ausgeführten Federn 16 jeweils
mittig durchsetzende Halteschraube 19 begrenzt die Bewegung des Oberwerk
zeugs 10 nach oben hin.
Die eingangs erläuterte, bekannte Werkzeugmaschine mit einer Werkzeugeinheit
ist insoweit noch nicht flexibel genug, als beispielsweise eine Folge von
Gehrungsschnitten mit unterschiedlichen Gehrungswinkeln zwischen jeweils
zwei Schnitten ein Auswechseln der Werkzeugeinheit gegen eine andere, den
folgenden Gehrungswinkel aufweisende Werkzeugeinheit erforderlich machen
würde. Insoweit empfiehlt sich auch bei der Lehre der Erfindung eine weitere
Verbesserung der Flexibilität dadurch, daß die Werkzeugaufnahme 7 für die
Werkzeugeinheit 13 drehsymmetrisch, insbesondere als Drehfassung, ausgebildet
ist und die Werkzeugeinheit 13 auf einem in der Werkzeugaufnahme 7 in hori
zontaler Ebene drehbaren Drehteller 20 befestigt ist. Den Drehteller 20
erkennt man besonders gut in den Fig. 2 und 3. Erfindungsgemäß ist in diesem
Zusammenhang erkannt worden, daß die Verwendung einer selbstgeführten Werk
zeugeinheit 13 die Möglichkeit schafft, durch Drehung des Drehtellers 20
gegenüber dem unteren Werkzeugträger 6 bzw. der Matrizenplatte 9 z. B. bei
Verwendung einer Schneideinheit als Werkzeugeinheit 13 praktisch jeden be
liebigen Gehrungswinkel einfach einzustellen. Das ist natürlich sehr viel
einfacher, als jeweils die Werkzeugeinheit 13 selbst auszuwechseln. Außer
dem ist das kostengünstig, da nicht Werkzeugeinheiten 13 für verschiedene
Gehrungswinkel vorgehalten werden müssen. Entsprechende Handhabungsvorteile
ergeben sich auch für andere Arten von Werkzeugeinheiten mit nicht dreh
symmetrischen Werkzeugen.
Die Drehbewegung des Drehtellers 20 kann in einer oder in beiden Drehrich
tungen durch Anschläge begrenzt sein. Auch Zwischeneinstellungen durch Rastung
bei besonders häufig vorkommenden Drehwinkeln, beispielsweise entsprechend
häufig gewählten Gehrungswinkeln, können vorgesehen sein. Das alles ist in
der Zeichnung nicht dargestellt. Dargestellt ist in den Fig. 1 und 2 aller
dings, daß ein motorischer, insbesondere als Hydraulikmotor ausgeführter
Drehantrieb 21 für den Drehteller 20 vorgesehen ist. Ein Hydraulikmotor als
Drehantrieb 21 ist besonders deshalb zweckmäßig, weil für den Antrieb der
Werkzeugmaschine sowieso an vielen Stellen Hydraulikmedium zugeführt werden
muß.
Wie der Drehantrieb 21 mit dem Drehteller 20 antriebstechnisch gekuppelt
werden kann, bleibt den konstruktiven Einfällen der Fachleute überlassen.
Eine Möglichkeit ergibt sich beispielsweise dadurch, daß der Drehteller
einen außen umlaufenden Zahnkranz und der Drehantrieb ein in den Zahnkranz
eingerücktes oder einrückbares Ritzel aufweist. Ist durch Anschläge die
Gesamt-Drehbewegung des Drehtellers auf einen bestimmten Winkel unter 360°
begrenzt, so muß sich der Zahnkranz am Außenumfang des Drehtellers natür
lich über den für die Drehung tatsächlich benötigten Winkelbereich er
strecken. Anstelle der Anbringung des Zahnkranzes am Außenumfang könnte
der Zahnkranz auch am oberen Außenrand oder an anderer Stelle am Drehteller
angeordnet sein.
Die Fig. 1 und 2 zeigen nun eine besonders bevorzugte Lehre der Erfindung,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Drehteller 20 eine nach unten durch
die Matrizenplatte 9 ragende Antriebswelle 22 aufweist und der Drehantrieb 21
an der Antriebswelle 22 angreift. Der Drehantrieb 21 könnte unmittelbar an
der Antriebswelle 22 angreifen, beispielsweise könnte die Antriebswelle 22
gleichzeitig die Abtriebswelle des Drehantriebs 21 sein. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel ist die Kraftübertragung hier aber anders gelöst, näm
lich dadurch, daß der Drehantrieb 21 ein Abtriebszahnrad 23 und die Antriebs
welle 22 ein Antriebszahnrad 24 trägt und beide Zahnräder 23, 24 über eine
Kette oder einen Zahnriemen 25 miteinander verbunden sind. Anstelle von
Zahnrädern kämen auch Reibräder in Verbindung mit einem Reibradantrieb in
Frage.
Wegen der Drehbarkeit der Werkzeugeinheit 13 auf dem Drehteller 20 muß auch
die Verbindung der Werkzeugeinheit 13, also die antriebsmäßige Kupplung der
Werkzeugeinheit 13 mit dem oberen Werkzeugträger 3 eine Drehbewegung zulassen.
Das kann nun dadurch realisiert werden, daß diese antriebsmäßige Kupplung
drehsymmetrisch ausgeführt ist. Die drehsymmetrische Ausführung bzw. die Zu
lassung einer Drehbewegung ist zwanglos dann gegeben, wenn lediglich ein
Druckstößel 15 vorgesehen ist, der auf der Kraftübertragungsfläche 14 auf
sitzt, wie das einer bevorzugten Lehre der Erfindung entspricht. Ansonsten
sind aber auch andere eine Drehbewegung zulassende Kupplungssysteme verwend
bar.
Bislang ist davon ausgegangen worden, daß die Matrizenplatte 9 eine einzige
durchgehende Platte ist, die einerseits normale Werkzeugaufnahmen 7 für
normale Unterwerkzeuge 8, andererseits die besonders gestaltete Werkzeug
aufnahme 7 für den Drehteller 20 zum Aufsetzen der Werkzeugeinheit 13 auf
weist. Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfin
dungsgemäßen Werkzeugmaschine ist nun insoweit aber anders und besonders
ausgestaltet, als die Werkzeugmaschine den Drehteller 20 und den Drehan
trieb 21 usw. immer trägt. Gleichwohl kann diese Werkzeugmaschine flexibel
umgerüstet werden, beispielsweise also auf eine Matrizenplatte 9 mit fünf
gleichartigen, normalen Werkzeugaufnahmen 7. Um diese flexible Umrüstung
zu ermöglichen gilt hier, daß die Matrizenplatte 9 eine untere, den Dreh
teller 20 in der als Drehfassung ausgeführten Werkzeugaufnahme 8 aufnehmen
de Sattelplatte 26 sowie eine auf die Sattelplatte 26 aufspannbare, die
übrigen Werkzeugaufnahmen 7 für Unterwerkzeuge 8 aufnehmende Oberplatte 27
aufweist. Fig. 2 zeigt, daß die Oberplatte 27, die die beiden normalen
Werkzeugaufnahmen 7 für normale, als Stanzmatrizen ausgeführte Unterwerk
zeuge 8 aufweist, auf der Sattelplatte 26 durch Befestigungsschrauben be
festigt ist. Sie läßt den Bereich des Drehtellers 20 frei, so daß dort wie
dargestellt die Werkzeugeinheit 13 angebracht werden kann und ausreichend
Platz zur Ausführung der Drehbewegung vorfindet. Man kann nun aber auch
die Werkzeugeinheit 13 vom Drehteller 20 abnehmen und die Oberplatte 27
durch eine die Sattelplatte 26 auf der vollen Breite überfassende Ober
platte 27 mit insgesamt fünf normalen Werkzeugaufnahmen 7 für normale, als
Stanzmatrizen ausgeführte Unterwerkzeuge 8 ersetzen. Auf diese Weise läßt
sich sehr einfach eine Umrüstung der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine
realisieren.