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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugkonstruktion
mit einem Halter, wobei die Konstruktion verwendet wird, um ein
Werkzeug, wie beispielsweise einen Stanzer oder eine Matrizenbuchse
(oder eine Stanze oder ein Stanzknopf) oder ein Umformwerkzeug auf
einer Grundplatte lösbar bzw.
abnehmbar zu befestigen. Ein solches Bauteil gemäß dem Oberbegriff nach Anspruch
1 ist beispielsweise aus der WO-A 0 103 860 bekannt.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Ein
Halter für
einen Stanzer (ein Stanzerhalter) befestigt den Stanzer, der darin
gehalten wird, derart an einer Grundplatte einer Stanzmaschine, üblicherweise
der oberen, daß der
Stanzer immer wieder abwärts
in eine Matrizenbuchse mit Genauigkeit bewegt werden kann, so daß strenge
Spezifikationen eines gelochten Blattes bzw. Bogens eingehalten werden
können.
Die Matrizenbuchse ihrerseits wird in einem Halter (ein Matrizenbuchsen-Halter)
gehalten und ist an einer gegenüberliegenden
Grundplatte der Stanzmaschine befestigt. Üblicherweise sind beide Halter
an ihren jeweiligen Grundplatten lösbar befestigt; und der Stanzer
und die Matrizenbuchse sind ebenfalls in ihren jeweiligen Haltern
lösbar
befestigt.
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Über mehrere
Jahrzehnte ist eine „Kugelverriegelungs-Stanzerhalterung" verwendet worden,
um den Stanzer zu befestigen, und in wenigen Fällen ist auch die Matrizenbuchse
verwendet worden, die häufiger
an der unteren Grundplatte der Presse verklammert ist, oder in eine
Aussparung darin fest eingepaßt
ist. Trotz der vielen Probleme, die mit der Verwendung einer feder-vorgespannten
Haltekugel verbunden sind, die gegen eine Schraubenfeder vorgespannt
ist, die in einem abgewinkelten länglichen Durchlaß innerhalb
des Halters gehalten wird, ist dies der industriell bevorzugte Mechanismus aufgrund
der relativ niedrigen Herstellungskosten seiner Bauteile. Abgesehen
von der relativ geringen Genauigkeit, mit welcher der Schaft (oberer
Abschnitt) eines solchen Stanzers positioniert werden kann, und
der tolerierbaren Genauigkeit, mit der die Spitze (unterer Abschnitt)
des Stanzers einen Durchlaß (abgekürzt als „Loch") von beliebigem
Querschnitt in einen Blattstapel macht, der gelocht wird, ist es
jedoch ein ernstes Problem, daß es
routinemäßig eine
anstrengende und frustrierende Arbeit ist, einen Stanzer auszubauen,
wenn er ausgewechselt werden muß.
Einer der Gründe
ist, daß der
wiederholte Betrieb des Stanzers die Gestalt der Kugel deformiert
bzw. verzieht, die dann gegen den Stanzer oder gegen eine Schraubenfeder,
gegen welche die Kugel gespannt ist, unbeweglich festsitzt. Das
Problem des Ersetzens des Stanzers wird umso schlimmer, wenn die
Kugel abschert, was üblicherweise
passiert, wenn die Abziehkraft (während des Abziehens des Stanzers
vom Stapel) diejenige übersteigt,
welche die Kugel aushalten kann. Im Betrieb sind die Stanzer routinemäßig unerwartet
großen
Abziehkräften
ausgesetzt, die üblicherweise
durch ein Fressen der Spitze verursacht werden.
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Ein
Ergebnis des Gebrauchs eines Kugelsitzes oder einer Kugeltasche
im Schaft eines Stanzers, um ihn mit einer Kugel zu verriegeln,
ist an sich, daß der
Schaft des Stanzers erforderlicherweise zylindrisch ist. Wenn die
Spitze des Stanzers im Seitenquerschnitt nicht rund ist, kann sie
nur geschärft
werden, bis die Spitze verbraucht und der Schaft erreicht ist. Darüber hinaus
ist es aufgrund der Freiräume bzw.
Aussparungen, die zwischen der Tasche und der Kugel erforderlich
sind, und der relativ geringen Kraft, die von der Feder gegen die
Kugel ausgeübt wird,
schwer, die Konzentrizität
mit einer Toleranz von weniger als 0,0254 mm (0,001 Zoll) zu erhalten. Insbesondere
wenn die Gestalt des Lochs, das gestanzt werden soll, nicht rund
ist, wird der Schaft nicht fest und undrehbar in seinem Längsdurchlaß mit dem Ergebnis
gehalten, daß das
Spiel zwischen der Kugel und der Tasche in leichten, aber nicht
annehmbaren Variationen in der Ausrichtung des gestanzten Lochs resultiert.
Diese Probleme sind unter Bezug auf die 1 und 2 leichter
ersichtlich, in denen der herkömmliche
Mechanismus kurz beschrieben ist. Darüber hinaus werden die strukturellen
Unterschiede und ihre Wirkung auf die Kräfte, die auf ein Werkzeug wirken,
das ausgetauscht werden soll, wenn sie mit denen der vorliegenden
Erfindung verglichen werden, leichter erkannt.
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Ähnliche Überlegungen
kommen zur Anwendung, um ein Umformwerkzeug zu befestigen, das in einer
Umformpresse wirkt, und deren Umformwerkzeug wird üblicherweise
in einer zu einem Stanzer analogen Weise befestigt. Ein gewöhnlich verwendeter
Umformstanzer weist eine Spitze auf, um das gewünschte Loch in einen Blattstapel
zu machen, und weist einen aufwärts
konisch erweiterten bzw. trompetenförmigen Abschnitt unmittelbar über dem
Ende der Spitze auf. Der konisch erweiterte Abschnitt dient dazu,
die gewünschte
Rundhöhlung
bzw. Austiefung bereitzustellen. Im nachfolgenden werden der Kürze und
Bequemlichkeit wegen ein Stanzer und ein Umformwerkzeug oder Umformstanzer
und eine Matrizenbuchse zusammen mit der Bezeichnung „Werkzeug" bezeichnet und werden
individuell identifiziert bzw. ausdrücklich genannt, wenn sich speziell
darauf bezogen wird.
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In
den 1 und 2 sind ein Halteblock, der im
allgemeinen durch das Bezugszeichen 10 angegeben ist, und
ein herkömmlicher
Stanzer 20 dargestellt, der darin gehalten wird. Ein Umformwerkzeug
würde bei
Verwendung analog gehalten. Der Halteblock 10 enthält eine
durchgehend gehärtete bzw.
durchgehärtete
Aufspannplatte 12 entsprechend einer oberen Fläche des
Halteblocks, wobei beide angepaßt
sind, um an einer oberen Grundplatte einer Stanzmaschine oder einer
anderen Maschine mit einer Stanz- oder
Umformfunktion durch geeignete Befestigungsmittel, wie beispielsweise
Inbusschrauben (nicht dargestellt), befestigt zu werden. Da ein
(Stanz- oder Umform-)Werkzeug in einer Stanz- oder Umformmaschine
im allgemeinen in einer vertikalen Stellung bzw. Anordnung verwendet wird,
bezieht sich die nachfolgende Beschreibung auf oben und unten in
Bezug auf eine solche Stellung. Der Halteblock 10 wird
mit einer zylindrischen Bohrung oder einer Werkzeugfassung 14 bereitgestellt, in
welcher der Schaft (oberer Abschnitt) 22 des Stanzers 20 verschiebbar
eingesetzt und lösbar
befestigt ist, wobei hierbei der untere Abschnitt eine Spitze 24 von
ovaler Gestalt ist. Der Block 10 wird auch mit einer zylindrischen
Bohrung 15 bereitgestellt, die relativ zur Bohrung 14 gewinkelt
angeordnet ist und die sich innenliegend und abwärts in den Halteblock 10 derart
erstreckt, um teilweise die Fassung 14 zu überkreuzen.
Die teilweise Überkreuzung
tritt auf, da die untere Seite der Bohrung 15 mit einer
abgestuften Fläche
bereitgestellt wird, die einen Kugelsitz 13 ausbildet.
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Eine
Haltekugel 16 ist in der Bohrung 15 beweglich
angeordnet, und eine Druck-Schraubenfeder 18 wird
in der Bohrung 15 paßgenau
gehalten, wobei eine Seite an die Aufspannplatte 12 grenzt,
um die Kugel 16 vom kreuzenden Abschnitt der Bohrung 15 nach
außen
zu drängen.
Obwohl die Kugel in der Fassung 14 übersteht, kann die Kugel nicht
(in die Fassung 14) entweichen. Der Halteblock wird auch mit
einem Durchgangsdurchlaß oder
einem Löseloch 17 bereitgestellt,
durch das ein dünner
Stab oder ein Paßstift
eingeführt
wird, um die Kugel nach oben zu drücken und sie aus dem Kugelsitz 13 zu
bewegen, wenn der Stanzer 20 entfernt werden soll. Um die
Kugel 16 zu ersetzen, wenn sie deformiert oder beschädigt wird,
wird der Halteblock 10 von der Aufspannplatte 12 entfernt,
und die Feder und die Kugel werden durch das Oberteil der Bohrung 15 entfernt.
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Der
Schaft 22 wird mit einer Halbtasche oder einem Kugelsitz 25 bereitgestellt,
die bzw. der im allgemeinen wie eine Hälfte eines fallenden Tropfens, betrachtet
in der Vorderansicht in Längsrichtung,
gestaltet ist und die bzw. der angepaßt ist, um die Verriegelungskugel 16 aufzunehmen,
um den Stanzer 20 lösbar
in der Bohrung 14 aufzunehmen. Der obere Abschnitt 26 der
Tasche erscheint als ein gerader Bereich, der eine Fortsetzung der
Bohrung 15 ausbildet; und der untere Abschnitt wird mit
einem Rückholbereich 28 bereitgestellt,
der zu einem Radius gekrümmt
ist, der größer als
der Radius der Kugel 16 ist, um den tiefsten Teil der Tasche 25 mit
der Fläche des
Schafts zu verbinden. Wenn die Kugel 16 in der Tasche 25 gehalten
ist, kann seine Unterseite mit der Kugel in Berührung sein, wenn der Radius
des Bereichs 28 wesentlich größer als jener der Kugel ist; oder,
wenn der Radius der Kugel wesentlich größer als jener des Rückholbereichs 28 ist,
berühren
die Außenkanten 34 bzw. 35 der
Tasche 25 die Kugel.
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Um
den Vorteil des Verriegelns eines Stanzers, der präzise im
Halteblock positioniert ist, zu erkennen, ist das Problem der Verwendung
einer Tasche und einer Halteku gel in den 3 und 4 illustrativ
dargestellt, so daß es
leichter ersichtlich ist. Beide Probleme, nämlich das Befestigen des Werkzeugs
an die Grundplatte und das präzise
Anordnen des Stanzers (und der Matrizenbuchse), sind besonders schwerwiegend
bei Stanzern mit relativ geringen Durchmessern, die einen Schaft-Durchmesser von
weniger als 7,6 cm (3 Zoll) aufweisen. Ein Schaft mit größerem Durchmesser
kann mit Schrauben und Paßstiften
bzw. Dübeln
durch den Schaft und die Grundplatte befestigt und präzise positioniert
werden. In 3 ist ein Schaft 22A dargestellt,
der eine Tasche 25A mit einem gekrümmten Bereich aufweist, der
einen Radius aufweist, der wesentlich größer als der von der Kugel 16A ist,
was den Stanzer leicht bzw. etwas in jede Richtung rotieren läßt, wie
es durch den gekrümmten
Doppelpfeil dargestellt ist, so daß eine genaue Ausrichtung zwischen
einem nicht runden Stanzer und seiner korrespondierenden Matrizenbuchse
nicht erhalten werden kann. Im Schaft 22B in 4 weist
der gekrümmte
Bereich der Tasche 25B einen Radius auf, der kleiner als
der einer Kugel 16B ist, so daß er an den Eckabschnitten 34B bzw. 35B der
Tasche in den Schaft eingreift. Unter Betriebsbedingungen, die starke
Kräfte
erzeugen, werden in Abhängigkeit
von der relativen Härte
der Kugel und des Schafts entweder der eine oder der andere oder
beide deformiert oder beschädigt;
zu aller mindest werden die Außenkanten 34 bzw. 35 der Tasche
nach außen
gedrückt,
wie es bei 38 bzw. 39 dargestellt ist.
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Daher
ist es für
eine optimale Verriegelung wünschenswert,
daß der
Durchmesser der Kugel exakt derart angepaßt ist, um in die Tasche zu
passen, so daß die
Tasche die Kugel an zwei gegenüberliegenden
Punkten 33 berührt,
die innenliegend von den Kannten 34 bzw. 35 beabstandet
sind, wie es in 2 dargestellt ist, wobei der
Abstand innen derart gewählt
ist, um ein Nach-außen-Zwängen der äußeren Kanten 34 bzw. 35 zu
vermeiden. Eine solche Präzision
ist in der Praxis schwer zu erreichen und ist im Verhältnis derart
teuer, daß sie
unwirtschaftlich ist. Wenn sie erreicht ist, ist es offensichtlich,
daß, wenn die
Kugel eine Kugel ist, die Berührung
bei 33 im wesentlichen eine Punkt-Berührung mit der Fläche der Tasche 25 und
nicht im wesentlichen verschieden von der Punktberührung zwischen
der Kugel 16B und dem Schaft 22B mit der Tasche 25B ist.
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Um
die Verwendung eines Kugel-Verriegelungsmechanismus zu vermeiden,
sind Keile verwendet worden, um einen Stanzer schräg verlaufend
in einer Haltevorrichtung zu verriegeln, wie im U.S.-Patent Nr.
3,137,193 dargestellt, wobei der Schaft mit einer Abflachung (Schaft-Abflachung)
auf einer Seite hiervon bereitgestellt wird, wobei die Abflachung
mit einer zusammenwirkenden Abflachung in Eingriff ist, die auf
einem kegelförmigen
Haltestift ausgebildet ist, der mit einer sich schräg erstreckenden Öffnung in
Eingriff ist, die im Stanzer-Halter ausgebildet ist. Da der kegelförmige Stift
nicht verhindern kann, daß sich
der Schaft vertikal bewegt, muß der
Schaft auch durch einen Stift gehalten werden, wobei die Innenseite
hiervon eine schräge
Keilfläche
aufweist, die angepaßt
ist, um mit einer zusammenwirkenden Keilfläche in Eingriff zu sein, die
auf dem Schaft des Stanzers als ein Teil eines Ausschnitts auf der
gegenüberliegenden
Seite der Schaftabflachung ausgebildet ist. Selbst wenn man dieser
Vorrichtung zum Halten eines Stanzers in einem Halter den großen Vorzug
der Genauigkeit zubilligt, ist es offensichtlich, daß ein solcher
Stanzer und ein solcher Halter fungieren, um den Schaft seitlich
zu verkeilen, aber nicht vertikal. Die geneigten Flächen bilden
spitze Winkel mit der Horizontalen in einer horizontalen Ebene aus, d.h. „seitlich
spitz"; nicht mit
der Vertikalen in der vertikalen Ebene, d.h. „vertikal spitz". Darüber hinaus
ist ein solcher Mechanismus kompliziert und teuer herzustellen.
Es ist gleichermaßen
offensichtlich, warum der Kugelverriegelungs-Stanzerhalter der gängige Standard
für die
Maschinenwerkzeug-Industrie ist.
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In
analoger Weise kann, wenn es unbequem oder unpraktisch ist, eine
Matrizenbuchse in einem Matrizenaufnahmeloch zu befestigen, oder
wenn man dazu versucht, entweder eine Preßpassung einer Matritzenbuchse
im Matrizenaufnahmeloch zu vermeiden, oder einen Kugelverriegelungs-Mechanismus
zu verwenden, die Matrizenbuchse gehalten werden, wie es in U.S.-Patent
Nr. 3,535,967 für Whistler
et al. dargestellt ist. Die Matrizenbuchse wird in einem beweglichen
Halter genau positioniert, in den sie preßgepaßt wird, und wird im Stanzer-Halteblock
durch Bereitstellen einer Seite der Buchse mit einer abgeflachten
Oberfläche
gehalten, wobei die Abflachung mit einer korrespondierenden Abflachung
auf einem Ausrichtungsstift zusammenwirkt, der schräg verlaufend
innerhalb einer sich schräg
erstreckenden Öffnung
im Matritzenhalter angeordnet ist.
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Das
Europäische
Patent 0 446 536 A1 für Guy
Pignon offenbart verschiedene Ausführungsformen einer Erfindung,
die eine auf dem Kopf stehende perspektivische Ansicht einer Anordnung
bzw. einer Baugruppe, die in 19 als
ein Paar von Gegenkeilen 1 und 2 dargestellt ist,
die ein Parallelepipedon ausbilden, und eine weitere Anordnung in
einer normalen Betriebsanordnung enthält, dargestellt in der Querschnittsansicht
eines einzelnen Keils 1 in 20, wobei
jede dieser Anordnungen einen Stanzer C befestigt, der in einer
Trägerplatte
(oder Halteblock) 6 gehalten wird, die ihrerseits an einem
Trägerblock
(oder einer Grundplatte) 7 durch eine Aufspannplatte 3 befestigt
ist. In jedem Fall dringt die Schraube 5 in die Grundplatte 7 ein;
in 20 ist die Schraube 5 durch die Grundplatte 7 eingesetzt
und im Keil 1 eingeschraubt bzw. schraubbefestigt bzw. gewindet
befestigt; in 19 ist die Schraube 5 durch
den Halteblock 6 eingesetzt und in der Grundplatte 7 eingeschraubt
(dargestellt in 2 der Pignon-Referenz).
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In
jeder Ausführungsform
der Pignon-Anordnung ist der bewegliche Keil 1 unmittelbar
an der Grundplatte 7 eingeschraubt angebracht und stellt eine
vertikale Werkzeug-Paßfläche bereit,
gegen die das Werkzeug (Stanzer C) befestigt ist, und in jedem Fall
ist die Ausrichtung des Keils vertikal, d.h. in einer im wesentlichen
umgekehrt V-förmigen
Stellung bzw. Lage, in der die Werkzeug-Paßfläche vertikal ist, und die gegenüberliegende
Fläche
bildet einen vertikalen Spitzwinkel aus, der abwärts entfernt von der Vertikalen
ausgerichtet ist, wobei die gegenüberliegende Keilfläche in Kontakt
mit der korrespondierend geneigten Fläche des Halteblocks 6 ist.
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Bei
dieser im wesentlichen umgekehrt V-förmigen Stellung ist es offensichtlich,
daß die
aktive Keilfunktion nur während
eines Abwärts-Betriebs
des Stanzers aufgrund der gewinkelten Keilfläche bereitgestellt wird. Mit „aktiver
Keilfunktion" ist
gemeint, daß eine
positive mechanische Beeinträchtigung bzw.
Wechselwirkung auftritt, als ob sie aufgrund der gewinkelten Fläche als
eine Raste fungiert, die eine Bewegung in der Richtung behindert,
in der sich das Umformwerkzeug bewegt, wenn das Umformwerk zeug durch
den Stapel getrieben wird oder aus ihm herausgezogen wird (Abziehen).
In der '536er Referenz
gibt es, wenn der Stanzer die gewünschte Gestalt aus dem Stapel
ausgestanzt hat und dann herausgezogen wird, keine aktive Keilfunktion,
da die Abziehkräfte
entlang der vertikalen Werkzeug-Paß- und Schaftflächen ausgerichtet
sind (was keine aktive Keilfunktion, sondern nur eine Klemmfunktion
bereitstellt); die geneigte Fläche
des Keils kann jetzt aufgrund der abwärts und nach außen gerichteten Neigung
des Winkels der Keilfläche
herausgleiten bzw. herausrutschen. Dasselbe Problem, nämlich das
Bereitstellen von nur einer Klemmfunktion und keiner aktiven Keilfunktion,
tritt bei den Gegenkeilen bzw. den sich gegenseitig ergänzenden
Keilen in 19 auf. Daher ist die Keilfunktion,
die durch die Pignon-Anordnungen bereitgestellt wird, nur in relativ leichten
Stanzanwendungen verwendbar, bei denen die Abziehkraft ausreichend
gering ist, um den eingeklemmten Stanzer bei seinem Rückzug durch
den Stapel nicht zu lockern bzw. zu lösen. Diese Klemmfunktion wird
in den 6 und 7 der '536er Referenz klarer ersichtlich.
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Während des
Betriebs wird aufgrund der großen
Kräfte,
die während
des Ausstanzens von Stahl- oder anderen Metallstapeln erzeugt werden,
jeder Keil mit einer Werkzeug-Paßfläche im Keilhohlraum paßgenau bzw.
fest gehalten. Um den Stanzer auszuwechseln, muß der Keil in seinem Hohlraum
gelöst werden.
Um dies in der Anordnung zu tun, die in 20 dargestellt
ist, ist ein Zugang durch die Grundplatte erforderlich. Die Grundplatte
muß aus der
Presse abgesenkt, die Schraube 5 entfernt und der Keil 1 mit
einem Paßstift,
der durch die Bohrung der Schraube eingesetzt ist, nach unten getrieben werden.
In 2 der '536er
Referenz gibt es keinen Zugang durch die Grundplatte, und es ist
nicht beschrieben, wie der Keil gelöst werden kann.
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Zu
beachten ist, daß in
jeder Ausführungsform
der Pignon-Anordnung die Schraube, die den Keil im Halteblock 6 befestigt,
entweder in die Grundplatte 7 eingeschraubt ist oder verschiebbar
durch sie eingesetzt ist, um den Keil unmittelbar an der Grundplatte
zu befestigen. In jedem Fall erfordert die Anordnung die Entfernung
der Grundplatte von der Stanzmaschine und anschließendes Wiedereinsetzen
der Grundplatte in die Stanzmaschine. Selbst in einer relativ kleinen
90 Tonnen-Stanzmaschine wiegt eine typische Grundplatte, die etwa
61 cm × 76
cm × 5
cm (24'' × 30'' × 2'') mißt, etwa 200 kg (440 Pfund) oder
mehr; das Entfernen erfordert die Verwendung eines Gabelstaplers
oder eines Brücken-
bzw. Hallenkrans. Darüber
hinaus muß jedesmal,
wenn der Einbauort der Keile verändert
wird, wenn (beispielsweise) eine unterschiedliche Gestalt mit einem
anderen Stanzer ausgestanzt werden muß, die Grundplatte für die neuen
Einbauorte der Gewindebohrungen oder Durchlässe gefertigt werden, mit den
Begleitproblemen, daß die
neuen Einbauorte teilweise mit den alten überlappen, und in allen Fällen die
Nutzungsdauer einer Grundplatte begrenzt ist.
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Die
Probleme der Verwendung eines Keils, der an der oberen Grundplatte
angebracht ist und nur eine Klemmfunktion während des Abziehens bereitstellt,
und des Entfernen- und Fertigenmüssens
der Grundplatte aus der Presse, um eine Anordnung einzubauen, werden
beide durch die hier beschriebene Erfindung gelöst. Sie bewerkstelligt, was
die Kugelverriegelung leistet und viel mehr, nicht nur in bezug auf
Präzision
und Stärke,
sondern auch in bezug auf Wirtschaftlichkeit und Bedienungsfreundlichkeit;
und erlaubt ein schnelles Auswechseln des Werkzeugs durch sein Lösen in seinem
Werkzeug-Hohlraum mit einer Kraft, die proportional zur Steigung
der Gewinde in den Schraubenvorrichtungen ist, die den Keil in seinem
Keil-Hohlraum an der Aufspannplatte des Halteblocks befestigt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist entdeckt worden, daß eine
kegelförmige
Haltevorrichtung, wie beispielsweise ein keil-förmiger Block („Keil"), ein Umformwerkzeug,
wie beispielsweise ein Stanzer oder eine Grundplatte, verriegelt
und es genau in einem Halteblock anordnet, der an einer Aufspannplatte
einer Stanzmaschine befestigt ist, ohne unmittelbar an die obere
Grundplatte angebracht zu sein; obwohl der Keil während des
Betriebs im Halteblock paßgenau
verriegelt ist, kann das Umformwerkzeug ohne Zugang durch die obere Grundplatte
oder der Auseinanderbau des Halteblocks ausgewechselt werden; vorzugsweise
erlaubt eine Spannvorrichtung dem Keil, ein Umformwerkzeug zu verriegeln,
um eine aktive Keilfunktion bereitzustellen.
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Es
ist daher eine allgemeine Aufgabe dieser Erfindung, eine Werkzeugkonstruktion
bereitzustellen, die in Kombination aufweist: einen Halteblock, ein
Umformwerkzeug, wie beispielsweise einen Stanzer, eine Matrizenbuchse
und eine Keilvorrichtung, die unmittelbar an der Aufspannplatte,
aber nicht unmittelbar an der Grundplatte einer Stanzmaschine angebracht
ist; der Halteblock weist einen werkzeug- und keil-aufnehmenden
Hohlraum oder einen Durchlaß darin
auf, der angepaßt
ist, um sowohl den Stanzer oder die Grundplatte als auch die Keilvorrichtung
aufzunehmen, die bei Betrieb in der Stellung relativ zueinander
verriegelt sind; die Keilvorrichtung wird mit wenigstens einer geneigten
Fläche,
die von der Vertikalen geneigt ist, und einer werkzeug-berührenden
Fläche,
vorzugsweise einer Werkzeug-Paßfläche, bereitgestellt;
sowie Spannvorrichtungen, um den Keil innerhalb des Halteblocks lösbar zu
befestigen, um den Stanzer im Werkzeug-Hohlraum zu verriegeln und
zu entriegeln.
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Es
ist ein besonderer Aspekt dieser Erfindung, einen im wesentlichen
umgekehrten V-förmigen
Keil bereitzustellen, der unmittelbar an der Aufspannplatte, aber
nicht unmittelbar an der oberen Grundplatte angebracht ist, und
lösbar
beweglich in einem Keil-Hohlraum in einem Halteblock befestigt ist,
wobei der Keil eine vertikale Werkzeug-Paßfläche und eine gegenüberliegende
Fläche
aufweist, die in Kontakt mit einem Halteblock ist, wobei die gegenüberliegende
Fläche
eine vertikal gekrümmte
Winkelfläche
ausbildet, die abwärts
und entfernt von der Vertikalen ausgerichtet ist (siehe die 6 und 7).
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Es
ist ein weiterer besonderer Aspekt dieser Erfindung, einen im wesentlichen
V-förmigen Keil
bereitzustellen, der unmittelbar an der Aufspannplatte, aber nicht
unmittelbar an der oberen Grundplatte angebracht ist und lösbar beweglich
in einem Keil-Hohlraum
in einem Halteblock befestigt ist, wobei der Keil eine vertikale
Fläche
und eine gegenüberliegende Fläche aufweist,
die einen vertikal gekrümmten
Winkel ausbilden (gemessen von der Vertikalen), wobei die geneigte
Fläche
eine Rast- bzw. Arretierungsfunktion durch Beeinträchtigung
des Entfernens des Stanzers durch Abziehkräfte bereitstellt (siehe die 8, 9 und 10).
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Es
ist ein weiterer besonderer Aspekt dieser Erfindung, einen im wesentlichen
V-förmigen Keil
bereitzustellen, der unmittelbar an der Aufspannplatte, aber nicht
unmittelbar an der oberen Grundplatte angebracht ist, und lösbar beweglich
in einem Keil-Hohlraum
in einem Halteblock befestigt ist, wobei der Keil gegenüberliegende
gegengeneigte Flächen
aufweist, die von der Vertikalen abweichen und vertikal gekrümmte Winkel
ausbilden, die von der oberen vertikalen Linie gemessen sind (siehe
die 15, 15A, 17 und 18).
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Es
ist ein weiterer besonderer Aspekt dieser Erfindung, einen im allgemeinen
umgekehrt V-förmigen
Keil bereitzustellen, der unmittelbar an der Aufspannplatte, aber
nicht unmittelbar an der oberen Grundplatte angebracht ist, und
lösbar
beweglich in einem Keil-Hohlraum in einem Halteblock befestigt ist,
wobei der Keil gegenüberliegende
Flächen
aufweist, die jeweils einen abwärts
vertikalen gekrümmten
Winkel ausbilden (gemessen auf jeder Seite der Vertikalen in den
unteren Quadranten); wobei die Winkel gegenüberliegend ausgerichtet sein
können, um
abweichende Keilflächen
bereitzustellen (siehe 11), oder ähnlich ausgerichtet sein können, um nicht-abweichende
Keilflächen
bereitzustellen (siehe die 15C, 15D, 17A und 18A).
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Es
ist auch ein allgemeiner Aspekt dieser Erfindung, ein Verfahren
zum Befestigen eines Stanzers oder eines Umformstanzers oder einer
Matrizenbuchse („Werkzeug") in einem Halteblock
bereitzustellen, das enthält:
Ausbilden eines werkzeug- und keil-aufnehmenden Hohlraums darin, der gestaltet ist,
um einen Werkzeug-Hohlraum und einen Keil-Hohlraum bereitzustellen,
wobei in jedem davon das Werkzeug und der Keil jeweils paßgenau aufgenommen
werden; Ausbilden einer Keilvorrichtung, die angepaßt ist,
um in den Keil-Hohlraum eingesetzt zu werden, wobei der Keil eine
geneigte Fläche
(„geneigte
Keilfläche") aufweist; Gestalten
des Keils, um eine Werkzeug-Paßfläche und
die geneigte Keilfläche
für den
Kontakt mit dem Halteblock bereitzustellen, wobei jede Fläche vorzugsweise
gegenüberliegend
relativ zueinander angeordnet ist; Zusammenbauen des Keils und des
Halteblocks, um einen Werkzeug-Hohlraum auszubilden, ohne den Keil
unmittelbar an der oberen Grundplatte der Stanzmaschine anzubringen;
Ein setzen des Werkzeugs in den Hohlraum, um darin paßgenau aufgenommen und
relativ zur Werkzeug-Paßfläche verschiebbar
zu sein; und Bereitstellen einer relativen Bewegung zwischen der
Werkzeug-Paßfläche und
dem Werkzeug, die ausreichend ist, um das Werkzeug im Hohlraum lösbar zu
verriegeln.
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Es
ist ein besonderer Aspekt, korrespondierende geneigte Flächen auf
den folgenden zusammenwirkenden Flächen bereitzustellen: (i) der
geneigten Keilfläche
und einer Wand des Hohlraums in Kontakt mit der geneigten Keilfläche (siehe
die 6–9, 15);
(ii) der Werkzeugfläche
und der Werkzeug-Paßfläche des
Keils (siehe 10); oder (iii) sowohl (i),
als auch (ii) (siehe die 11, 17 und 18).
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Es
ist ein besonderer Aspekt dieser Erfindung, ein Verfahren zum Befestigen
und Lösen
eines Stanzers oder Umformwerkzeugs in einem Halteblock bereitzustellen,
das enthält:
Ausbilden eines keil-förmigen
Hohlraums im Block, wobei wenigstens eine Fläche des Blocks („geneigte
Blockfläche") von der Vertikalen
geneigt ist; Ausbilden eines einzelnen Keils, der wenigstens eine
geneigte Fläche
aufweist („geneigte
Keilfläche"), die angepaßt ist,
um mit einer korrespondierend geneigten Fläche auf entweder dem Block
oder dem Stanzer oder auf beiden verschiebbar zusammenzuwirken,
wobei der Keil gestaltet ist, um eine Werkzeug-Paßfläche und
eine Keilfläche
bereitzustellen, wobei eine gegenüberliegend angeordnet und relativ
zur anderen geneigt ist, wenn der Keil in den Keil-Hohlraum eingesetzt
ist, wobei die Werkzeug-Paßfläche in Zusammenwirken
mit den Flächen
des Keil-Hohlraums einen Werkzeug-Durchlaß bereitstellt, innerhalb dessen
das Werkzeug gehalten werden soll; Einsetzen des Keils in den Hohlraum;
Einsetzen des Werkzeugs in den Werkzeug-Durchlaß; und lösbares Befestigen des Keils
innerhalb des Halteblocks, um eine vertikale Bewegung davon relativ
zum Halteblock zuzulassen, ohne den Keil unmittelbar an der oberen
Grundplatte der Presse anzubringen.
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Es
ist ein weiterer allgemeiner Aspekt dieser Erfindung, ein Verfahren
zur Fertigung eines Halteblocks und eines Werkzeugs bereitzustellen,
das angepaßt
ist, in einem Hohlraum darin gehalten zu werden, das enthält: Anordnen
eines Materialblocks in einer Drahterodiermaschine („EDM"); Programmieren
der Maschine, um ein Werkzeug von gewünschter Gestalt aus dem Block
mit einem Draht herauszuschneiden, um einen Werkzeug-Hohlraum auszubilden,
der einen beliebigen Querschnitt aufweist und der an der Ober- und
Unterseite des Blocks offen ist; und Programmieren der Maschine,
um einen Keil von gewünschter
Gestalt mit dem Draht aus dem Halteblock herauszuschneiden, wobei
der Keil wenigstens eine geneigte Fläche aufweist, die von der Vertikalen
um einen Winkel von etwa 0,25° bis etwa
30° geneigt
ist, um einen Keil-Hohlraum
auszubilden; wobei der Keil in den Werkzeug-Hohlraum lösbar einsetzbar
ist.
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Es
ist ein besonderer Aspekt dieser Erfindung, unter Verwendung einer
Draht-EDM nicht
nur den Keil, sondern auch den Werkzeug- und Keil-Hohlraum aus dem
Halteblock unter Verwendung eines dünnen Drahts zu schneiden, der
einen ausreichend kleinen Durchmesser aufweist, um die gewünschten
Freiräume
zwischen Werkzeug, Keil und Hohlraum bereitzustellen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
genannten und zusätzlichen
Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden am besten durch Bezug
auf die folgende detaillierte Beschreibung verstanden, die von schematischen
Darstellungen bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung begleitet ist, in denen sich die Darstellungen wie
Bezugszeichen auf die gleichen Elemente beziehen, und in denen:
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1 eine
mittelvertikale Schnittansicht eines herkömmlichen Halteblocks ist, der
mit einer Haltekugel bereitgestellt wird, die einen Stanzer lösbar hält;
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2 ein
Querschnitt ist, der entlang der Linie 2-2 in 1 bei
Betrachtung in Richtung der Pfeile aufgenommen ist;
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3 eine
schematische Schnittansicht einer Kugel in der Seitenebene zeigt,
die einen Durchmesser aufweist, der etwas größer als der der Tasche ist;
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4 eine
schematische Schnittansicht einer Kugel in der Seitenebene zeigt,
die einen Durchmesser aufweist, der etwas kleiner als der der Tasche ist;
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5 eine
Draufsicht eines Stanzers von unten zeigt, der einen zylindrischen
Schaft und eine ovale Spitze aufweist, wobei der Schaft in einem
Halteblock mit einem Keil gehalten wird;
-
6 eine
seitliche Aufrißansicht
ist, die entlang der Linie 6-6 in 5 aufgenommen
ist, betrachtet in der Richtung der Pfeile, die einen Keil darstellt,
der eine um einen Winkel θ (theta)
geneigte Keilfläche
aufweist, die relativ zur vertikalen Mittellinie durch den Stanzer
geneigt ist, wobei sie eine erste Ausführungsform zum lösbaren Befestigen
des Stanzers darstellt;
-
7 eine
seitliche Aufrißansicht
analog zu der in 6 ist, die einen Keil darstellt,
der eine um einen Winkel θ geneigte
Keilfläche
aufweist, aber eine zweite, alternative Ausführungsform zum lösbaren Befestigen
des Stanzers darstellt;
-
8 eine
seitliche Aufrißansicht
analog zu denen in den 6 und 7 ist, stellt
aber eine dritte, alternative Ausführungsform zum lösbaren Befestigen
des Stanzers dar, der durch einen Keil gehalten ist, der eine Keilfläche in einem
stumpfen Winkel α (alpha)
relativ zur vertikalen Mittellinie durch den Stanzer aufweist;
-
9 eine
seitliche Aufrißansicht
analog zu der in 8 zeigt, die einen Keil darstellt,
der eine Keilfläche
in einem stumpfen Winkel α aufweist,
aber eine vierte, alternative Ausführungsform zum lösbaren Befestigen
des Stanzers darstellt;
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10 eine
seitliche Aufrißansicht
analog zu der in 6 ist, die aber eine fünfte, alternative
Ausführungsform
zum lösbaren
Befestigen des Stanzers darstellt, der von einem Keil gehalten wird,
bei dem seine Werkzeug-Paßfläche in einem
spitzen Winkel θ (theta)
relativ zur vertikalen Mittellinie durch den Stanzer ist, und die
gegenüberliegende
Fläche
des Keils, die in Berührung
mit der Wand des Hohlraums im Halteblock ist, ist vertikal;
-
11 eine
seitliche Aufrißansicht
zeigt, die eine sechste, alternative Ausführungsform zum lösbaren Befestigen
des Stanzers darstellt, wobei in dieser Ausführungsform die Keilflächen auf
gegenüberliegenden
Seiten in einer im allgemeinen umgekehrten V-förmigen Anordnung gegenüberliegend
geneigt sind, die eine in einem stumpfen Winkel α, die andere in einem geneigten
Winkel θ;
-
12 eine
Draufsicht von unten auf mehrere Stanzer in einer Stanzeranordnung
ist, die einen gemeinsamen Halteblock und eine gemeinsame Aufspannplatte
aufweisen, wobei bei dieser Anordnung jeder nicht runde Schaft nicht
drehbar gegen die Schaft-Paßfläche des
Keils gehalten wird; der Schaft ist einstöckig und weist den selben Querschnitt
wie seine Spitze auf, und der Querschnitt ist von beliebiger, nicht
runder Gestalt;
-
13 eine
perspektivische Ansicht eines sechseckigen Stanzers zeigt, die einen
Schaft und eine Spitze mit einem gemeinsamen Querschnitt darstellt;
-
14 eine
Draufsicht von oben auf ein Paar von Matrizenbuchsen in einer Matrizenanordnung
für ein
Paar von Stanzern ist, die jeweils ovale und sechseckige Querschnitte
aufweisen, wobei die Anordnung einen gemeinsamen Halteblock aufweist;
-
15 eine
seitliche Aufrißansicht
zeigt, die mit Blick in Richtung der Pfeile entlang der Linie 15-15
in 14 aufgenommen ist, die eine zylindrische Matrizenbuchse
darstellt, die von einem Keil gehalten wird, der an eine untere
Aufspannplatte einer unteren Grundplatte befestigt ist, wobei der
Keil eine Keilfläche
aufweist, die um einen Winkel θ (theta)
relativ zur vertikalen Mittellinie durch den Stanzer geneigt ist;
-
15A eine seitliche Aufriß-Querschnittsansicht einer
Ausführungsform
eines V-förmigen Keils
analog zu der in 15 dargestellten zeigt, der eine
keil-förmige
Matrizenbuchse befestigt. Der Keil weist gegenüberliegende Keilflächen auf,
die jeweils um die Winkel θ' (theta) und θ'' geneigt sind, gemessen von der jeweiligen
Seite der oberen Vertikalen, um aktives Verkeilen sowohl in der
Auf- als auch in der Abrichtung bereitzustellen; der Keil ist unmittelbar
an der unteren Grundplatte befestigt;
-
15B eine seitliche Aufrißansicht einer Ausführungsform
analog zu der in 15A dargestellten zeigt, bei
der eine Bearbeitung der unteren Grundplatte vermieden wird;
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15C eine seitliche Aufrißansicht einer Ausführungsform
eines umgekehrten, V-förmigen Keils
analog zu der in 15A dargestellten zeigt, der
gegenüberliegende
Keilflächen
aufweist, die jeweils um die spitzen Winkel β' (beta) und β'' geneigt sind,
gemessen im dritten Quadranten von der unteren Vertikalen, um aktives
Verkeilen sowohl in der Auf- als auch in der Abrichtung bereitzustellen;
der Keil ist gegen die untere Aufspannplatte der unteren Grundplatte
gespannt;
-
15D eine seitliche Aufrißansicht einer Ausführungsform
eines umgekehrten, V-förmigen Keils
analog zu der in 15C dargestellten zeigt, der
eine vertikale Fläche
und eine einzelne gegenüberliegende
Keilfläche
aufweist, die um einen spitzen Winkel β'' geneigt
ist, gemessen im dritten Quadranten von der unteren Vertikalen,
um aktives Verkeilen sowohl in der Auf- als auch in der Abrichtung
bereitzustellen; es ist keine untere Aufspannplatte vorhanden, und
der Keil ist gegen die untere Grundplatte gespannt;
-
16 eine
Draufsicht von unten auf ein Paar von identischen Stanzern in einem
gemeinsamen Halteblock zeigt, wobei ein Stanzer in einem Halteblock
durch einen teilweise kegelstumpf-förmigen Keil mit einer gekrümmten, vertikalen
Werkzeug-Paßfläche befestigt
ist, und wobei der andere Stanzer durch einen Keil mit einer planar
geneigten Keilfläche
befestigt ist, auf zwei gekrümmte
vertikale Flächen,
wobei eine eine Werkzeug-Paßfläche ist, und
auf drei vertikale planare Flächen;
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17 eine
seitliche Aufrißansicht
analog zu der in 11 zeigt, die eine alternative
Ausführungsform
zum lösbaren
Befestigen des Stanzers darstellt, wobei bei dieser Ausführungsform
die Keilfächen
auf gegenüberliegenden
Seiten gegenläufig,
in einer im wesentlichen V-förmigen
Anordnung mit abweichenden Keilflächen jeweils um die spitzen
Winkel θ' und θ'' geneigt sind, wobei jeder auf der jeweiligen
Seite von der oberen Vertikalen gemessen ist;
-
17A eine seitliche Aufrißansicht ist, die eine weitere
Ausführungsform
zum lösbaren
Befestigen des Stanzers darstellt, wobei bei dieser Ausführungsform
die Keilfächen
auf gegenüberliegenden Seiten
in einer im wesentlichen V-förmigen Anordnung
mit nicht abweichenden Keilflächen
jeweils an den spitzen Winkeln θ' und α' ähnlich geneigt sind, wobei
jeder auf derselben Seite von der oberen Vertikalen gemessen ist;
-
18 eine
seitliche Aufrißansicht
analog zu der in 17 zeigt, die eine alternative
Ausführungsform
darstellt, bei der die Keilfächen
auf gegenüberliegenden
Seiten, wie in 17, gegenläufig geneigt sind, aber der
Keil mit einer Feder von der Aufspannplatte weggehalten wird;
-
18A eine seitliche Aufrißansicht analog zu der in 18 ist,
die eine alternative Ausführungsform
darstellt, bei der die Keilfächen
auf gegenüberliegenden
Seiten in einer im wesentlichen V-förmigen Anordnung mit nicht
abweichenden Keilflächen
jeweils um die spitzen Winkel θ' und α' ähnlich geneigt sind, wobei
jeder auf derselben Seite von der oberen Vertikalen gemessen ist,
oder wie in 17A gegenläufig geneigt sind, aber der
Keil mit einer Feder von der Aufspannplatte weggehalten ist;
-
19 eine
herkömmliche
Anordnung mit einem Paar von Gegenkeilen ist, die ein Parallelepipedon
ausbilden, wobei einer dieser Keile unmittelbar an die obere Grundplatte
angebracht ist, und die Keile demselben allgemeinen Zweck wie der
Keil in der Anordnung gemäß dieser
Erfindung dienen;
-
20 eine
Querschnittsansicht einer weiteren herkömmlichen Ausführungsform
zeigt, wobei die Ausführungsform
einen einzelnen Keil verwendet.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In
den 5 und 6 ist ein Stanzer 20 dargestellt,
der einen zylindrischen Schaft 22 ohne eine kugel-aufnehmende
Tasche und eine Spitze 24 mit einem im wesentlichen ovalen
Querschnitt aufweist. Der Schaft 22 wird in einem Halteblock 30 mit einem
Keil 31 gehalten. Der Keil 31 weist im Seitenquerschnitt
außer
für eine
Serie 32 eine im allgemeinen vieleckige bzw. mehreckige
Begrenzungsfläche auf,
die gekrümmt
ist, und welche die gekrümmte,
im wesentlichen vertikale Werkzeug-Paßfläche des Keils repräsentiert,
die angepaßt
ist, um den Schaft 22 paßgenau aufzunehmen. Wenn der
Schaft 22 im Querschnitt rechtwinklig wäre, würde die Seite 32 eine
vertikale ebene Fläche
repräsentieren,
und die Begrenzungsfläche
wäre linear
bzw. gerade. Der Begrenzungs-Umriß der Paßflächen ist unkritisch, so lange
sie in Berührung
sind, um zu ermöglichen,
daß das
Werkzeug im Halteblock befestigt ist.
-
Der
Keil 31 weist eine geneigte Fläche 36 auf, die auf
der gegenüberliegenden
Seite der Fläche 32 angeordnet
ist, und die relativ zu den anderen Flächen des Hohlraums präzise bzw.
genau gefertigt ist; die obere Kante des Keils 31 ist durch
die gestrichelte Linie 14 in Phantomkontur dargestellt.
Die Fläche 36 ist
um einen vertikalen spitzen Winkel θ relativ zur vertikalen Mittellinie
durch den Stanzer geneigt. Der Begriff "spitz" bezieht sich auf den eingeschlossenen Winkel
(wie dargestellt), der, wenn von vorne im identifizierten Quadranten
betrachtet, durch die Überschneidung
bzw. Überkreuzung
der Keilfläche
und der vertikalen Ebene ausgebildet ist. Da sich, wie dargestellt,
die Schenkel dieses Winkels nach unten öffnen und abweichen, wird die
Keilfläche
als eine einen "abwärts weisenden
spitzen Winkel" Aufweisende
bezeichnet, der im unteren rechten Quadranten von der unteren vertikaler
Linie gemessen wird, und der Keil 31 als im wesentlichen "umgekehrt V-förmig" bezeichnet. Es ist
offensichtlich, daß der
Winkel θ nicht
unmittelbar kritisch ist, solange er kleiner als 90° und größer als
0° (relativ
zur vertikalen Ebene) ist, aber es ist offensichtlich, daß ein viel
kleinerer Winkel von weniger als 60° eine geeignete Keilfunktion
bereitstellt. Vorzugsweise ist der Winkel im Bereich von etwa 1° bis 45°, wobei die
größeren Winkel
im allgemeinen ein Lösen
des Keils aus irgendeinem Grund erleichtern, beispielsweise, wenn
der Stanzer ausgetauscht werden soll. Für die meisten Stanzer-Halter-Kombinationen
ist der am meisten bevorzugte spitze Winkel im Bereich von etwa
1° bis etwa
20°.
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Der
Keil 31 wird im Halteblock 30 aufgenommen, der
mit einem sich vertikal erstreckenden Durchlaß bereitgestellt wird, der
auch als werkzeug- und keil-aufnehmender Hohlraum 40 bezeichnet wird,
der ausgelegt ist, um den oberen Abschnitt des Schafts 22 und
auch den Keil 31 paßgenau
aufzunehmen, der eine Werkzeug-Paßfläche 32 aufweist. Wie
in 6 dargestellt, ist eine Wand 41 des Hohlraums
um denselben spitzen Winkel wie die Keilfäche 36 geneigt, so
daß der
Keil 31 gegen und entlang der Wand 41 des Blocks
bewegt werden kann. Der Keil 31 wird mit einer Durchbohrung 42 bereitgestellt, in
welche ein Befestigungsmittel, wie beispielsweise eine Inbusansatzschraube 43,
eingesetzt ist, und ein Sprengring 44 ist innerhalb einer
sich umlaufend erstreckenden Nutfräsung über dem Gewinde angeordnet.
Die Aufgabe des Sprengrings ist, den Keil in Wirkverbindung mit
dem Halteblock und dem Werkzeug zu halten, und einen positiven Anschlag
bereitzustellen, gegen welchen die obere Fläche des Keils gespannt wird,
wenn die Schraube 43 in der Aufspannplatte 12 gelöst wird,
in welche die Schraube 43 eingeschraubt ist. Der Schaft 22 ist
in den Durchlaß zwischen
der Fläche 32 und
der Gegenfläche
des Werkzeughohlraums 40 eingesetzt. Der Keil ist derart dimensioniert,
daß ein
Festziehen der Inbusschraube 43 den Schaft im Halteblock
paßgenau
befestigt. Um den Stanzer zu entfernen, wird die Inbusschraube 43 gelöst, und
der Sprengring 44 hält
den Keilblock ausreichend von der Aufspannplatte 12 weg,
um den Stanzer freizugeben. Ohne eine solche positive Spannvorrichtung,
die den Keil abwärts
drängt,
würde er
durch die große
Kraft fest gehalten werden, die während des Betriebs des Stanzers
wirkt, und könnte nur
durch Auseinanderbau des Halteblocks 30 von der Aufspannplatte 12 und
anschließendem
Ausfahren des Keils entfernt werden.
-
Da
es der Zweck der geneigten Keilfläche ist, eine aktive Keilkraft
bereitzustellen, ist es nicht erforderlich, daß die Werkzeug-Paßfläche der
geneigten Keilfläche
gegenüberliegt,
obwohl dies bevorzugt wird. Wie in den Ausführungsformen ersichtlich wird, die
in den 7 und 8 nachfolgend dargestellt sind,
muß weder
die Grundplatte noch die Aufspannplatte mit Gewinde versehen sein.
Natürlich
verwendet man in der Praxis eine Aufspannplatte zum bequemen Entfernen
und Auswechslen, da eine Grundplatte nicht ausreichend gehärtet ist.
-
Die
Aufspannplatte oder der Stanzer-Halter-Block 12 wird in
der Betriebsstellung gegen die obere Grundplatte einer Presse durch
Haltemittel, wie beispielsweise Inbushalteschrauben 11,
gehalten, die in die Durchbohrungen im Block 10 eingesetzt
und in der Aufspannplatte 12 eingeschraubt befestigt sind;
Spitzdübel 19 richten
die Aufspannplatte genau aus. Es wird erkannt, daß typischerweise
eine durchgehärtete
Aufspannplatte bereitgestellt wird, um die Grundplatte (nicht dargestellt)
zu schonen, die typischerweise nicht gehärtet ist und beschädigt würde, wenn
auf den Halteblock 12 verzichtet würde.
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In 7 ist
eine weitere Ausführungsform dargestellt,
bei der ein Keil 51 innerhalb des Werkzeug- und Keil-Hohlraums 50 eines
Halteblocks 52 mit einer Schraube, wie beispielsweise eine
Inbus-Justierschraube 53, längsverschoben wird. Eine Wand 54 des
Hohlraums 50 ist um einen abwärts spitz zulaufenden Winkel θ geneigt,
wie es eine Fläche 55 des
Keils ist, die mit der Wand 54 zusammenwirkt, um die gewünschte Keilkraft
bereitzustellen. Der obere Abschnitt der Wand 54 weist
eine kanal-förmige
Nutfräsung
darin auf, wobei die Länge des
Kanals mit der Länge
des Gewindes auf der Justierschraube 53 korrespondiert.
Die obere Seite der Schraube 53 grenzt an die Oberkante
des Kanals bei 57 an und der Kopf der Justierschraube grenzt
an die untere Fläche
des Keils bei 58. Die geneigte Wand 54 des Hohlraums 50 weist
ein Gewinde auf, um die Justierschraube 53 durch Einschrauben
derart aufzunehmen, daß,
wenn die Justierschraube in einer Richtung gedreht wird, der Keil
aufwärts
in Richtung der Aufspannplatte 12 längsverschoben wird, und wenn
die Drehrichtung der Schraube 53 umgekehrt wird, bewegt
sich der Keil abwärts.
Das Ausmaß,
in dem das Gewinde (d.h., die Länge,
die entlang der geneigten Wand gemessen wird) in die Wand 54 eingeschnitten
ist, korrespondiert mit dem Abstand, über den der Keil verschiebbar
sein soll. Wie oben, ist die Werkzeug-Paßfläche 56 des Keils 51 vertikal
und gekrümmt,
um den zylindrischen Schaft 22 des Stanzers 20 paßgenau aufzunehmen.
Wie oben, ist die Aufspannplatte an der Grundplatte befestigt, und
in der Beschreibung der nachfolgenden zusätzlichen Ausführungsformen
zur Verwendung des Keils, wird das Befestigen der Aufspannplatte
an der Grundplatte nicht wiederholt.
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In 8 wird
der Werkzeug- und Keil-Hohlraum 60 in einem Halteblock 66 mit
einer geneigten Wand 64 bereitgestellt, und der Keil 61 weist
eine geneigte Fläche 65 auf,
die mit der Wand 64 zusammenwirkt, wobei jede um einen
stumpfen Winkel α relativ
zum spitzen Winkel θ geneigt
ist. Der Begriff "stumpf" bezieht sich auf
den Winkel (wie dargestellt), der durch die Überschneidung der Keilfläche und
der vertikalen Ebene ausgebildet ist, wie von vorne betrachtet und
aufwärts
an der Vertikalen im unteren rechten Quadranten beginnend gemessen
ist. Entsprechendes gilt für
die Verwendung des Begriffs "spitz". Es ist offensichtlich,
daß der
stumpfe Winkel α der
Gegenwinkel zum spitzen Winkel θ ist,
aber gegenüberliegend,
als ob er im Spiegelbild-Verhältnis ausgerichtet
wäre, wobei
der Spiegel in einer Ebene positioniert ist, die vertikal zum Papier
ist. Der Einfachheit halber und um dieses Verhältnis bildlich zu übertragen, wird
der stumpfe Winkel α der
geneigten Keilfläche
nachfolgend als ein "spitzer
Aufwärtswinkel θ" bezeichnet, der
im oberen rechten Quadranten von der oberen vertikalen Linie, wie
dargestellt, gemessen wird, und der Keil 61 als im wesentlichen "V-förmig" bezeichnet. Wie
oben, ist dieser spitzer Aufwärtswinkel
nicht unmittelbar kritisch, solange er kleiner als 180° und größer als
90° relativ
zur vertikalen Ebene ist, aber es ist offensichtlich, daß ein Winkel
größer als
120° eine
geeignete Keilfunktion bereitstellt. Der Winkel ist vorzugsweise
im Bereich von etwa 135° bis
179°, wobei
die betragsmäßig kleineren
Winkel im allgemeinen das Lösen
des Keils erleichtern. Für
die meisten Stanzer-Halter-Kombinationen bewegt sich der am meisten
bevorzugte stumpfe Winkel im Bereich von etwa 160° bis etwa
179°.
-
Ein
aufwärts
geneigter Keil ist insbesondere für die Verwendung mit einem
Stanzer-Abzieher geeignet, der stärkeren Kräften ausgesetzt ist, als sie von
einem Kugelverschluß-Mechanismus
toleriert werden. Der Keil 61 wird mit einer Bohrung 62 bereitgestellt,
die teilweise mit Gewinde versehen ist, so daß die Drehung einer Inbusschraube 63,
die in die Bohrung eingeschraubt ist, wenn das Ende der Schraube
gegen die Aufspannplatte 12 gespannt ist, den Keil auf
und ab (längs)verschiebt.
Wie oben, wird der Schaft 22 in der Werkzeug-Paßfläche 67 paßgenau aufgenommen.
Wenn die Schraube gedreht wird, so daß der Keil abwärts (längs)verschoben wird,
versperrt der Keil den Schaft 22 in Position; wenn er aufwärts (längs)verschoben
wird, wird der Schaft gelöst.
-
Da
der Keil 61 eine aufwärts
geneigte Fläche aufweist,
wird die Kombination aus Halteblock und Keil zusammengebaut, bevor
sie an der Grundplatte befestigt wird, wenn nicht der Winkel θ relativ
zur Dicke des Halteblocks 66 klein genug ist, daß, wenn der
Keil 61 in seiner obersten Position nahe der unteren Fläche der
Aufspannplatte 12 ist, es eine ausreichend große Aussparung
gibt, um den Schaft in den Werkzeug- und Keil-Hohlraum 60 einzusetzen.
Die Schraube 63 ist in den Keil 61 derart eingeschraubt, daß das Ende
der Schraube bündig
mit der Fläche des
Keils ist, und diese Anordnung ist auf der Aufspannplatte 12 befestigt.
Mit einem typischen Winkel von 3° auf
dem Keil 61 ist der Halteblock 66 über dem Keil
derart gepaßt,
daß die
zusammenwirkenden geneigten Flächen
in Kontakt sind und der Keil fixiert ist. Der Halteblock 66 wird
dann an der Aufspannplatte 12 befestigt. Dieser Vorgehensweise
wird in allen Fällen
gefolgt, bei denen eine der Keilflächen mit einem Winkel aufwärts geneigt
ist, der zu groß ist,
um ein Einsetzen des Schafts von unten mit dem Keil im Werkzeug-
und Keil-Hohlraum
zu erlauben. Der Vorteil der Fixierung des Keils im Halteblock,
bevor er an der Aufspannplatte befestigt wird, ist, daß der Keil nicht
falsch positioniert wird.
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In 9 wird
der Halteblock 75 mit dem Werkzeug- und Keil-Hohlraum 70 bereitgestellt,
der eine geneigte Wand 74 aufweist, und der Keil 71 weist
eine geneigte Fläche 77 auf,
die mit der Wand 74 zusammenwirkt, wobei jede um einen
spitzen Aufwärtswinkel θ geneigt
ist, um einen im wesentlichen V-förmigen Keil auszubilden. Der
Keil 71 wird mit einer Gewinde-Bohrung 72 bereitgestellt,
in der eine Schraube 73 eingeschraubt ist. Ein Abschnitt 73' der Schraube 73 ist
mit einem linksgängigen
Gewinde versehen, und der übrige
Abschnitt 73'' ist mit einem rechtsgängigen Gewinde
versehen. Demgemäß ist die
ein Gewinde aufweisende Bohrung im Keil 71 gegenläufig zu
einer ein Gewinde aufweisenden Bohrung in der Aufspannplatte 12,
und die Schraube funktioniert in einer Weise, die analog zu einer Spannschraube
ist. Wie oben, wird der Keil im Halteblock 75 fixiert,
bevor er an der Grundplatte befestigt wird, und der Schaft 22 wird
paßgenau
in der Werkzeug-Paßfläche 76 aufgenommen.
Wenn die Schraube derart gedreht wird, daß der Keil abwärts (längs)verschoben
wird, verriegelt der Keil den Schaft 22 in Position; wenn
er aufwärts
(längs)verschoben
wird, wird der Schaft gelöst.
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In 10 wird
der Halteblock 85 mit dem Werkzeug- und Keil-Hohlraum 80 bereitgestellt,
der eine vertikale Wand 84 aufweist, und der Keil 81 weist
eine vertikale Fläche 83 auf,
die mit der Wand 84 zusammenwirkt. Die Werkzeug-Paßfläche 85 des Keils
ist um einen spitzen Abwärtswinkel θ geneigt und
geeignet, um die korrespondierend stumpf geneigte Fläche 86 des
Schafts 22 paßgenau
aufzunehmen, um einen im allgemeinen umgekehrt V-förmigen Keil
auszubilden. Da der Schaft zylindrisch ist, ist die geneigte Fläche 86 gekrümmt. Der
Keil 81 wird mit einer Durchbohrung 42 bereitgestellt,
in der eine Inbusschraube 43 eingesetzt ist, und ein Sprengring 44 ist
in einer Nut angeordnet, die über
dem Gewinde eingeschnitten ist. Wie oben, ist der Schaft 22 in
der Werkzeug-Paßfläche 85 paßgenau aufgenommen; und
der Keil 81 ist derart dimensioniert, daß ein Festziehen
der Inbusschraube 43 den Schaft im Halteblock befestigt;
das Lösen
der Schraube erlaubt dem Sprengring, das Bewegen des Keils und das
Lösen des
Stanzers zu unterstützen.
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In 11 wird
der Halteblock 95 mit dem Werkzeug- und Keil-Hohlraum 90,
der eine geneigte Wand 94 aufweist, und dem Keil 91 bereitgestellt,
der eine geneigte Fläche 95 aufweist,
die mit der Wand 94 zusammenwirkt, wobei jede um einen
spitzen Abwärtswinkel θ geneigt
ist. Die gegenüberliegende Werkzeug-Paßfläche 96 des
Keils ist um einen spitzen Aufwärtswinkel θ geneigt
und ist geeignet, die korrespondierend stumpf geneigte Fläche 97 des Schafts 22 paßgenau aufzunehmen.
Um diesen Keil 91, wie er hierin positioniert ist, von
einem V-förmigen Keil
zu unterscheiden, wird festgelegt bzw. angegeben, daß der Keil 91 eine
erste Keilfläche,
die um einen spitzen Aufwärtswinkel
geneigt ist, und eine zweite Keilfläche aufweist, die um einen
spitzen Abwärtswinkel
geneigt ist, um einen umgekehrt V-förmigen Keil auszubilden. Da
der Schaft zylindrisch ist, ist die geneigte Fläche 96 gekrümmt. Der
Keil 91 wird mit einer Durchbohrung 42 bereitgestellt,
in die eine Inbusschraube 43 eingesetzt ist, und ein Sprengring 44 ist
in einer Nut angeordnet, die über
dem Gewinde eingeschnitten ist. Wie oben, ist der Schaft 22 in
der Werkzeug-Paßfläche 96 paßgenau aufgenommen; und
der Keil 91 ist derart ausgelegt, daß ein Festziehen der Inbusschraube 43 den
Schaft 22 im Halteblock befestigt; das Lösen der
Schraube 43 in der Aufspannplatte 12 erlaubt dem
Sprengring, das Bewegen des Keils und das Lösen des Stanzers zu unterstützen.
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Bei
jeder der oberen Beschreibungen der erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist der Schaft als zylindrisch dargestellt, wie es herkömmlich ist, und
für den
allgemeinen Fall, bei dem die Spitze ein rundes Loch in eine Bahn
eines Stapels stanzt, ist die Drehung des Stanzes in seinem Hohlraum
unerheblich, wenn seine Freiräume
relativ zur Matrizenbuchse korrekt eingerichtet sind. Jedoch maß in Fällen, in denen
die Maßtoleranzen
der zusammenwirkenden Flächen
des Stanzers, des Halteblocks und der Matrizenbuchse kritisch sind
und genau gesteuert werden müssen,
das gestanzte Loch innerhalb von Toleranzen von weniger als 25,4 μm (Mikron
oder Mikrometer) oder 0,001'' (Zoll) liegen. Wo
beispielsweise die Spitze im Querschnitt nicht rund und der Schaft rund
ist, und die Spitze mit einem Freiraum von 12,7 μm oder (0,0005'') in einer korrespondierend gestalteten
Matrizenbuchse exakt positioniert werden muß, wird der zylindrische Schaft
mit einer Fläche
bereitgestellt, und eine korrespondierende Paßfläche wird in der Werkzeug-Paßfläche des
Keils bereitgestellt. Wenn der Querschnitt eines nicht runden Stanzers derselbe
in seinem oberen und unteren Abschnitt ist, ist der Stanzer-Hohlraum
im Halteblock korrespondierend mit einem minimalen Freiraum gestaltet,
typischerweise 12,7 μm.
Ob der Querschnitt des Schafts rund ist oder nicht, die Kraft, mit
der der Keil den Stanzer im Halteblock befestigt, ist viel größer als
die, die von einem herkömmlichen
Kugelverschluß und einer
Feder in derselben Anwendung mit Stanzern von gleicher Größe ausgeübt wird.
Beispielsweise wird eine Kugel mit 9,84 mm (0,25'')
Durchmesser in der Tasche eines Stanzers mit einem Schaft von 9,5 mm
(0,375'') Durchmesser und
ein herkömmlicher Kugelverschluß mit Feder
zertrümmert,
wenn eine Abziehkraft von 272,7 kg (600 Pfund) auf den Stanzer ausgeübt wird;
derselbe Schaft wird von einer Abziehkraft von 909 kg (2000 Pfund)
gehalten, wenn er mit einem abwärts
geneigten Keil (6) befestigt ist, sobald ein
Rutschen bzw. Nachgeben des Schafts auftrat. Kein solches Rutschen
würde mit
einer aufwärts
geneigten Werkzeug-Paßfläche und
einer abwärts
geneigten Keilfläche
(11) auftreten.
-
Es
wird auch angemerkt, daß in
den Ausführungsformen,
die in den 5, 6, 9, 10, 11, 12 und 14 dargestellt
sind, der Keil im Werkzeug- und Keil-Hohlraum durch eine Schraube
gehalten wird, die in die Aufspannplatte eingeschraubt ist, aber
eine Schraube ist nicht derart in den in 7 und 8 dargestellten
eingeschraubt in den Ausführungsformen,
obwohl die Schraube mit der Aufspannplatte zusammenwirkt, um den
Keil in allen Ausführungsformen,
mit Ausnahme des Keils in 7, zu bewegen.
-
In 12 ist
eine Draufsicht des Halteblocks 100 von unten schematisch
dargestellt, in dem mehrere Stanzer 101, 102, 103 und 104 gemeinsam
gehalten und mit Spitzdübeln 19 positioniert
sind und dann gegen eine Aufspannplatte mit den Inbus schrauben 11 befestigt
werden. Jeder Stanzer ist ein Stab aus geeignet gehärtetem Stahl
oder einem anderen Metall, wobei der Stab einen einheitlichen Querschnitt
aufweist, wobei aber jeder Stab einen Querschnitt von unterschiedlicher
Gestalt aufweist. Jeder Stab ist mit einem Keil befestigt, der eine
korrespondierend gestaltete Werkzeug-Paßfläche aufweist, um einen Abschnitt
der Begrenzungsfläche des
Stanzers aufzunehmen. Der übrige
Abschnitt der Begrenzungsfläche
wird von einer korrespondierend gestalteten Werkzeug-Paßfläche in der
Wand des Halters aufgenommen, die dem Keil gegenüberliegt. In jedem der oberen
Keile ist die Werkzeug-Paßfläche vertikal,
und die gegenüberliegende
geneigte Fläche
ist um einen nach unten spitz zulaufenden Winkel θ abgewinkelt.
In jeden Fall ist der Keil vertikal in seinem jeweiligen Werkzeug-Hohlraum
bis zu einem Grad (längs)verschiebbar,
der ausreicht, um das Werkzeug, entweder einen Stanzer, ein Umformwerkzeug
oder eine Matritzenbuchse, zu lösen.
-
13 ist
eine perspektivische Ansicht des Stanzers 103, der einen
im wesentlichen sechseckigen Querschnitt aufweist, wie er in der
Kombination von Keil und Stanzer, angegeben durch das Bezugszeichen 103 in 12,
dargestellt ist. Etwa ein Drittel der Stanzer-Begrenzungsfläche wird
von einer zu einem Drittel sechseckig gestalteten Werkzeug-Paßfläche des
Halteblocks 110 aufgenommen, und die übrigen zwei Drittel werden
in einer vertikalen Fläche von
korrespondierender, zu zwei Dritteln sechseckiger Gestalt aufgenommen,
die in den Halteblock eingeschnitten ist.
-
In 14 ist
ein Paar von Matrizenbuchsen 105 bzw. 106 dargestellt,
die jeweils durch die Keile 107 und 108 in einem
gemeinsamen Matrizenbuchsen-Halteblock 110 befestigt sind,
der seinerseits an die untere Grundplatte einer Stanzmaschine mit
den Inbusschrauben 11 befestigt ist. Jede Matrizenbuchse
ist nicht rund und weist eine ebene obere Fläche auf, die einen spitze-aufnehmenden
Durchlaß definiert,
um darin einen korrespondierend nicht runden Stanzer aufzunehmen,
der relativ zum gemeinsamen Matrizen-Halteblock und den korrespondierenden Stanzern
exakt positioniert ist. In jedem Fall ist die geneigte Keilfläche in bezug
auf die nicht runde Spitze präzise
gefertigt. Das Ziel ist, eine sehr feste und präzise Position der Matrizenbuchse
bereitzustellen, ohne daß irgendein
strukturelles Bauteil wesentlich über die Fläche des Halteblocks 110 hin ausragt,
d.h., es nicht das genaue Positionieren des Stapels auf dem Matrizen-Halteblock
beeinträchtigt.
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In 15 ist
eine Matrizenbuchse 106 dargestellt, die eine elliptische
kegelförmige
Durchbohrung 109 aufweist, die an der Fläche des
Halteblocks den präzisen
gewünschten
Freiraum des elliptischen Stanzers bereitstellt, der aufzunehmen
ist. Ein Abschnitt der Matrizenbuchse 106 wird mit einer
Fläche 111 bereitgestellt,
die von einer korrespondierenden Ebenenfläche auf einem Keil 108 gehalten
wird. Der Werkzeug- und
Keil-Hohlraum 112 wird durch die Begrenzungsfläche der
Matrizenbuchse 106 und des Keils 108 begrenzt,
wobei die Wand 113 des Hohlraums um einen spitzen Winkel θ zur Vertikalen
abgewinkelt ist, wobei dies der eingeschlossene Winkel zwischen
der Ebene der geneigten Fläche
und der vertikalen Fläche
durch die Mitte der Inbusschraube 43 ist, von vorne im
oberen linken Quadranten betrachtet. Während die Werkzeug-Paßfläche des
Keils wie oben planar und vertikal ist, befestigt eine Inbusschraube 43,
die in die untere Aufspannplatte 12' eingeschraubt ist, die Matrizenbuchse
in Position, wenn die Schraube festgezogen wird. Die Aufspannplatte 12' wird mit einer
Durchbohrung 171 bereitgestellt, um das ausgestanzte Stück abzugeben.
Ein Sprengring 44 in einer Nut oberhalb des Gewindes erlaubt das
Lösen der
Matrizenbuchse, wenn die Schraube gelöst wird. An Stelle eines Sprengrings
kann eine Federscheibe zwischen der unteren Fläche des Keils und der Fläche der
Aufspannplatte angeordnet sein.
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In 15A ist ein Keil 108 dargestellt, der unmittelbar
an der unteren Grundplatte 170 einer Presse angebracht
ist. Die Matrizenbuchse 106' weist
eine elliptische kegelförmige
Durchbohrung 19 auf, die an der Fläche des Halteblocks 110 den
präzisen
gewünschten
Freiraum des elliptischen Stanzers bereitstellt, der aufzunehmen
ist. Ein Abschnitt der Matrizenbuchse 106 wird mit einer
geneigten Fläche 111 bereitgestellt,
die von einer korrespondierenden geneigten Fläche auf dem Keil 108 gehalten wird.
Der Werkzeug- und Keil-Hohlraum 112 wird durch die Begrenzungsfläche der
Matrizenbuchse 106' und
des Keils 108' begrenzt,
wobei die Wand 113 des Hohlraums um einen spitzen Winkel θ'' geneigt ist, der im zweiten Quadranten
von der oberen vertikalen Linie gemessen wird. Der Keil 108' weist nach
oben abweichende gegenüberliegende Flächen auf;
eine erste Keilfläche 151 ist
um einen nach oben und nach außen
spitzen Winkel θ' geneigt, der im
ersten Quadranten von der oberen vertikalen Linie gemessen wird;
und eine gegenläufig
geneigte zweite Keilfläche 152 ist,
wie dargestellt, nach oben und nach außen um einen spitzen Winkel θ'' geneigt, der im zweiten Quadranten
von der oberen vertikalen Linie gemessen wird, um einen V-förmigen Keil
mit abweichenden Flächen
auszubilden. Eine Inbusschraube 43, die in die untere Grundplatte 170 (dargestellt) mit
einem Sprengring 44 eingeschraubt ist, der in einer Nut
angeordnet ist, die über
dem Gewinde eingefräst
ist, befestigt den Keil 108' und
die Matrizenbuchse 106' in
Position, wenn die Schraube festgezogen wird, und löst die Matrizenbuchse,
wenn die Schraube gelöst
wird.
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Wenn
auf der unteren Grundplatte 170 keine Aufspannplatte bereitgestellt
wird, ist es sehr erwünscht,
ein Bearbeiten bzw. Fertigen der unteren Grundplatte zu vermeiden,
und dies wird durch Verwenden eines Keils 108' erreicht, der
mit einer Bohrung 114 bereitgestellt wird, die ein Gewinde
aufweist, wie in 15B dargestellt. Der Keil 108' weist ein absteigendes
Gewinde auf, um die Matrizenbuchse 106' zu verschließen, die während des Betriebs fest verschlossen
wird. Eine Drehung einer Inbusschraube 63, die in die eine
Gewinde aufweisende Bohrung eingeschraubt ist, spannt das Ende der Schraube
gegen die Grundplatte 170 und bewegt den Keil 108 nach
oben, um die Matrizenbuchse 106 zu lösen.
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In 15C ist der Halteblock 110 durch eine untere
Aufspannplatte 12' an
einer unteren Grundplatte 170 befestigt. Eine Matrizenbuchse 166,
die eine Bohrung 109 aufweist, wird mit einer vertikalen Fläche bereitgestellt
und eine gegenüberliegende erste
Fläche 165,
die um einen spitzen Winkel β' geneigt ist, der
im dritten Quadranten von der unteren vertikalen Linie gemessen
wird, wird im Halteblock 110 gehalten. Die Matrizenbuchse 166 ist
durch den Keil 181 in Position befestigt, der eine gestufte
Mittelbohrung 182 aufweist, hierbei weist der untere Abschnitt
ein Gewinde auf, um die Inbusschraube 63 aufzunehmen, die
von der unteren Fläche
des Keils vorsteht. Der Keil weist eine erste Keilfäche 168,
die in verschiebbarem Kontakt mit der Fläche 165 steht und
auch in einem spitzen Winkel β' geneigt ist; sowie eine
gegenüberliegende
zweite Keilfläche
auf, die in einem spitzen Winkel β'' geneigt ist und ähnlich bemessen wird, um einen
umgekehrt V-förmigen
Keil mit nicht abweichenden Flächen
auszubilden.
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In 15D wird der Halteblock durch eine untere Aufspannplatte
an eine untere Grundplatte (nicht dargestellt) wie in 15C befestigt. Eine Matrizenbuchse 167,
die eine Bohrung 109 aufweist, wird mit gegenüberliegenden
ersten und zweiten vertikalen Flächen 173 und 174 bereitgestellt.
Der Keil 184, der eine teilweise gestufte Bohrung 182 mit
der Inbusschraube 63 aufweist, weist eine vertikale erste Fläche in Zusammenwirken
mit der Fläche 174 und eine
gegenüberliegende
zweite Fläche 185 auf,
die in einem spitzen Winkel β'' geneigt ist und im dritten Quadranten
von der unteren vertikalen Linie gemessen wird, um einen umgekehrt
V-förmigen
Keil mit einer einzelnen abweichenden Fläche auszubilden.
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Obwohl
der Querschnitt der Keile, der in den 5, 12 und 14 dargestellt
ist, anzeigt, daß sie
aus einem rechtwinkligen Block geschnitten sind, wie die Keile in
den 8, 9, 10 und 11 geschnitten
wären,
ist es offensichtlich, daß der
Keil derart geschnitten werden könnte,
daß er
einen beliebigen Querschnitt (in der seitlichen Grundrißansicht
dargestellt) aufweist, so lange die Werkzeug-Paßfläche mit der Fläche des
Werkzeugs korrespondiert und die geneigte Keilfläche mit der geneigten Fläche im Halteblock
korrespondiert.
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In 16 ist
der Schaft 22 eines Stanzers dargestellt, der in einem
Werkzeug-Hohlraum
gehalten ist, der innerhalb eines gemeinsamen Halteblocks 120 von
einem teilweisen Kegelstumpf-Keil 121 gehalten ist, der
zwischen einer geneigten Fläche
eines Teilkonus, die in den Halteblock geschnitten ist, paßgenau aufgenommen
wird, wobei die Fläche
in einem abwärts
geneigten Winkel θ vorgezeichnet
und geschnitten ist. Die konische Fläche des Teilkonus, die in den
Block geschnitten ist, korrespondiert mit der konischen Fläche des
konischen Keils, hierbei ist die obere Abgrenzung durch die gestrichelte
Linie 122 dargestellt. Die Flächen 123 und 126 des Keils
sind vertikal und eben. Die Werkzeug-Paßfläche 124 des Keils
ist vertikal und gekrümmt,
mit Ausnahme der Stelle 128, an der sie korrespondierend zur
abgeflachten Zylinderfläche
des Schafts 22 abgeflacht ist. Wie oben, befestigen die
Inbusschraube 11 und die Spitzdübel 19 den Halteblock
an der Grundplatte, und ein Inbusansatzbolzen 125 mit einem Sprengring
in einer Nut über
dem Gewinde befestigt den konischen Keil am Halteblock 120,
so daß ein Festziehen
des konischen Keils gegen den Halteblock den Schaft 22 im
Block verriegelt, und ein Lösen
der Schraube 125 löst
den Keil und erlaubt, daß er
abwärts
bewegt wird.
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Der
weitere bzw. andere Keil 130 im Halteblock 120 ist
unregelmäßig gestaltet.
Er weist eine ebene geneigte Keilfläche auf, hierbei ist die untere Kante 131 in
einem Winkel θ abwärts geneigt,
und die obere Kante der Fläche
ist durch die gestrichelte Linie 131 angegeben. Die Fläche 133 ist
vertikal und gekrümmt,
wobei sie teilweise zylindrisch und nach außen gekrümmt ist; die Werkzeug-Paßfläche 135 ist vertikal,
gekrümmt
und teilweise zylindrisch, wobei sie nach innen gekrümmt ist;
und die Fläche 134 stellt die übrigen vertikalen
Flächen
der Begrenzungsfläche
dar, die als ein Teil-Vieleck
dargestellt sind. Aus praktischer Sicht würde man die Gestalt des Keils wählen, die
am besten ihren Zweck für
die anstehende bzw. zu lösende
Aufgabe erfüllt,
wobei die Gestalt verwendet würde,
die am kostengünstigsten
geschnitten werden kann.
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In
jeder der vorgenannten Ausführungsformen
ist es jetzt offensichtlich, daß das
maschinelle Bearbeiten des Keils und des Halteblocks, um den gewünschten
Werkzeug-Hohlraum
bereitzustellen, der Schlüssel
ist, um die Verläßlichkeit
und Präzision bereitzustellen,
die routinemäßig nicht
in jeder herkömmlichen
Werkzeug- und Halter-Kombination,
die für
einen ähnlichen
Zweck verwendet wird, verfügbar ist.
Es ist ebenso offensichtlich, daß der Keil mehrere geneigte
Flächen
aufweisen kann, wenn gewünscht. Obwohl
der Keil, der Stanzer oder die Matrizenbuchse und der Halteblock
mit dem geeigneten Werkzeug-Hohlraum durch maschinelles Bearbeiten
derer nach den gewünschten
Spezifikationen ausgebildet werden können, ist ein bevorzugtes Verfahren,
den Werkzeug-Hohlraum und den Keil im wesentlichen gleichzeitig
auszubilden. Dies wird von einer herkömmlichen Erodiermaschine mit
beweglichem Draht (TW-EDM) ausgeführt, in der eine dünne kontinuierliche
draht-artige längliche
Elektrode axial bewegt wird, oder von einer Versorgungsspule zu
einer Aufwickelspule (Aufnahmespule) befördert wird, und ein Halteblock
ist über
der beweglichen Drahtelektrode angeordnet, während elektrische Energie in
Gestalt von elektrischen Pulsen in zeitlichem Abstand über die
Bearbeitungslücke
zugeführt
wird, die zwischen dem beweglichen Draht um dem Block in Anwesenheit
eines dielektrischen Fluids ausgebildet ist, um eine Reihe von elektrischen
Entladungen mit dem Ziel, Material vom Block zu entfernen, zu bewirken. Mit
dem Fortschreiten der Material-Entfernung wird der Block relativ
zur axial beförderten
Drahtelektrode auf einem vorgeschriebenen Pfad verschoben, um ein
gewünschtes
Schnittmuster im Block zu erzeugen.
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Herkömmliche
Maschinen, die gestaltet sind, um den TW-EDM-Vorgang auszuführen, werden
mit einem Paar von Stützarmen
bereitgestellt, die sich von einer Säule erstrecken, die aufrecht
auf einer Basis der Maschine montiert sind, wobei einer der Stützarme die
kontinuierliche Drahtelektrode ungewunden von der Versorgungsspule
in den Bearbeitungsbereich führt,
wo der Werkstück-Bearbeitungsabschnitt angeordnet
ist, während
der andere die Drahtelektrode, die den Bearbeitungsvorgang durchgemacht
hat, kontinuierlich der Aufwickel-Spule zuführt. Die axiale Beförderung
der Drahtelektrode wird durch einen gesteuerten Drehantrieb bewirkt,
der Zuführ-
und Bremszylinder-Anordnungen enthält, die auch dazu dienen, den
sich bewegenden Draht zu spannen, der zwischen den Haltebauteilen
unter einer ausreichenden Spannung geführt wird, um der Drahtelektrode einen
schonenden Transport genau in der Bearbeitungsposition relativ zum
Werkstück
zu erlauben. Folglich kann ein Block aus gehärtetem Werkzeugstahl präzise geschnitten
werden, natürlich
vorausgesetzt, daß die
Maschine geeignet programmiert ist. Natürlich kann der Keil aus einem
nicht gehärteten Legierungsstahl
geschnitten sein, der nicht gehärtet werden
muß, oder
der später
gehärtet
werden kann. Der Vorteil des Schneidens des Keils aus gehärtetem Stahl
ist, daß die
Verwindung minimiert wird, die beim Härten auftreten kann. Eine Maschine,
die gut geeignet ist, den Block wie gewünscht zu bearbeiten, ist eine
Mitsubishi FX10, die vorzugsweise mit einem Draht betrieben wird,
der eine Dicke von etwa 0,254 mm (0,010'')
aufweist. Programmieranweisungen für die Maschine werden herkömmlich verwendet,
und müssen
hierbei nicht detaillierter beschrieben werden, da sie den Fachleuten
gut bekannt sind.
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Es
ist nun offensichtlich, daß,
wenn die Länge
des Werkzeugs größer als
die Dicke eines Halteblocks ist, in dem es gehalten werden soll,
es nicht wirtschaftlich ist, das Werkzeug aus demselben Block von
gehärtetem
Stahl zu schneiden wie den Halteblock und den Keil. Beispielsweise
ist für
einen Stanzer, wie er in 6 dargestellt ist, der 7,62
cm (3'') lang ist, die Dicke
des Halteblocks typischerweise 2,54 cm (1'').
Daher werden das Werkzeug und vorzugsweise viele Werkzeuge, dieselben
oder verschiedene, aus einem getrennten Block von geeignet längerer Abmessung
(7,62 cm) als der Block geschnitten, aus dem der Keil und der Halteblock
geschnitten werden (2,54 cm).
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In 17 ist
eine Anordnung dargestellt, die insbesondere für außerordentliche Stanzkräfte und entsprechende
außerordentliche
Abziehkräfte
geeignet ist, die einen Stanzer mit Kopf erfordern, der in der Aufspannplatte
aufgenommen ist, bevor er an die obere Grundplatte angebaut wird.
In dieser Anordnung wird der Halteblock 155 mit dem Werkzeug- und
Keil-Hohlraum 150 bereitgestellt, der eine geneigte Wand 154 und
einen Keil 141 aufweist, der gegenüberliegende bzw. gegenläufige geneigte
Flächen 145 und 146 aufweist,
die mit der Wand 154 und der Fläche 147 des Schafts 22 zusammenwirken, wobei
jede Fläche,
wie dargestellt, gegenüberliegend geneigt
und jeweils in einem spitzen Winkel θ' und θ'' aufwärts gerichtet
ist, gemessen auf jeder Seite der oberen vertikalen Linie, wie dargestellt.
Mit den gegenüberliegenden
und nach außen
gerichteten, aufwärts
spitz abgewinkelten Flächen
wird erkannt, daß eine
aktive Keilfunktion weder im Abwärts-Stanzbetrieb,
noch in Aufwärts-Abziehrichtung
erhalten wird. Der Stanzer kann abgezogen werden, da die Keilfläche 146 abwärts und
nach außen
von der vertikalen Linie im unteren Quadranten gewinkelt ist. Um
diesen V-förmigen
Keil 141, wie er hierin positioniert ist, von einem umgekehrt
V-förmigen
Keil zu unterscheiden, muß der
Keil 141 eine erste Keilfläche, die in einem aufwärts und
nach außen
weisenden spitzen Winkel geneigt ist, und eine entgegengesetzt geneigte
zweite Keilfläche
aufweisen, die in einem aufwärts
und nach außen
weisenden spitzen Winkel geneigt ist, wie er von jeder Seite der
oberen vertikalen Linie gemessen wird, um einen V-förmigen Keil
mit abweichenden Flächen
auszubilden.
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Die
Werkzeug-Paßfläche 146 des
Keils ist um den Winkel θ'' geneigt und ist angepaßt, um die korresponierend
geneigte Fläche 147 des
Schafts 22 paßgenau
aufzunehmen. Die Wahl der Winkel ist nicht besonders kritisch, aber
ein relativ kleiner Winkel θ'' im Bereich von 0,25° bis etwa 10°, vorzugsweise 1,5° bis 3°, ist geeignet,
um den Stanzer zu entfernen und zu ersetzen, ohne den Halteblock 155 von der
Aufspannplatte 12 zu entfernen. Der Winkel θ' ist vorzugsweise
in einem 3 bis 5 mal größeren Bereich als
der Winkel θ'', typischerweise im Bereich von 0,75° bis 30°, besonders
bevorzugt von 4,5° bis
10°. Da
der Schaft zylindrisch ist, ist die geneigte Fläche 147 vorzugsweise
gekrümmt;
jedoch kann die Fläche 147 eben
sein und die Keilfläche 146 kann
korrespondierend eben sein. Der Keil 141 wird mit einer
gestuften Durchbohrung 143 bereitgestellt, wobei der obere
Abschnitt mit einem Gewinde versehen und wobei in diesen eine Inbusschraube 148 eingeschraubt
ist, um durch die obere Fläche
des Keils überzustehen
und um gegen die untere Fläche
der Aufspannplatte 12 gespannt zu sein.
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Da
die Flächen 145 und 146 des
Keils kegelförmig
sind, kann der Keil nur durch die obere Öffnung des Hohlraums 150 eingesetzt
werden, bevor der Block 150 an der Aufspannplatte befestigt
wird. Wenn der Keil 141 nach oben gegen die Aufspannplatte
gedrückt
wird, wird ausreichend Freiraum für den Schaft 22 des
Stanzers bereitgestellt, der eingesetzt und gegen die Keilfläche 146 gehalten
werden soll. Wenn die Inbusschraube gegen die Aufspannplatte festgezogen
wird, verriegelt der Keil den Schaft fest in Position. Um den Stanzer
zu entfernen, wird die Inbusschraube 148 herausgezogen,
ein Dübel
in den unteren Abschnitt der gestuften Bohrung 143 eingesetzt,
und der Schlag eines Hammers treibt den Keil nach oben gegen die
Aufspannplatte, um den Stanzer zu lösen.
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Der
Keil kann nach Entfernen des Stanzers nur entfernt werden, wenn
die gegenüberliegenden Seiten
des Keil-Hohlraums nicht gegenüberliegend ausgerichtet
und spitz geneigt sind, wie es beispielsweise in 12 dargestellt
ist, wo nur eine Seite des Keils 105 geneigt ist.
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In 17A ist eine insbesonders bevorzugte Ausführungsform
eines V-förmigen
Keils dargestellt, dessen beide Flächen in die gleiche Richtung
gewinkelt sind. Der Halteblock 155' wird mit dem Werkzeug- und Keil-Hohlraum 150' bereitgestellt,
der eine geneigte Wand 154' und
einen Keil 141' aufweist,
der gegenüberliegende
geneigte Flächen 145' und 146' aufweist, die
mit der Wand 154' und
der Fläche 147' des Schafts 22' zusammenwirken,
wobei jede Fläche in
derselben Richtung geneigt ist, und jeweils um die spitzen Winkel θ' und α' aufwärts geneigt
ist, gemessen auf derselben Seite der oberen vertikalen Linie, wie
für θ' dargestellt; der
Einfachheit halber ist der Winkel α' als der korrespondierende Winkel der Überschneidung
dargestellt, gemessen im dritten Quadranten von der unteren vertikalen
Linie. Bei den in ähnlicher
Weise nach außen
gerichteten, aufwärts spitz-gewinkelten
Flächen
wird erkannt, daß ein
aktiver Keilvorgang in der Aufwärts-Abziehrichtung
erhalten wird, da die gewinkelte Fläche 146' das Abziehen des Stanzers verhindert;
ein aktiver Keilvorgang wird zudem im Abwärts-Stanzbetrieb erhalten,
da die gewinkelte Fläche
der Wand 154' die
Abwärtsbewegung
des Stanzers verhindert. Der Stanzer kann nicht abgezogen werden,
da die Keilfläche 146' abwärts und
nach außen
von der unteren vertikalen Linie gewinkelt ist. Um diesen V-förmigen Keil 141', wie er hierin
positioniert ist, vom früheren
V-förmigen
Keil 141 und einem umgekehrt V-förmigen Keil zu unterscheiden,
muß der
Keil 141' eine
erste Keilfläche,
die in einem Aufwärts-
und nach außen
gerichteten Spitzwinkel geneigt ist, und eine gegenüberliegend geneigte
zweite Keilfläche
aufweisen, die ebenfalls um einen Aufwärts- und nach außen gerichteten Spitzwinkel
geneigt ist, wobei beide Winkel von derselben Seite der vertikalen
Linie im ersten Quadranten gemessen werden. Der Keil 141' kann auch als geneigte,
relativ zueinander nicht abweichende Flächen aufweisend bezeichnet
werden.
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In 18 ist
eine Anordnung dargestellt, analog zu der in 17 dargestellten,
die einen Keil 161 aufweist, der die gleichen gegenüberliegenden, entgegengesetzt
geneigten Flächen
aufweist, die, wie dargestellt, in den spitzen Winkeln θ' und θ'' aufwärts und nach außen geneigt
sind, mit der Ausnahme, daß der
Keil mit einem Feder-Hohlraum 160 mit geschlossenem
Boden bereitgestellt wird, gegen dessen Boden 162 eine
unverlierbare Vorspannvorrichtung, vorzugsweise eine Schraubenfeder 163, oder ein
Z-förmiger
Streifen aus Federstahl, oder jedes pressbare Bauteil mit einer
Federkonstante, die groß genug
ist, um den Boden des Keils abwärts
zu drängen
und den Schaft 22 des Stanzers im Halteblock 155 zu
verriegeln, gespannt ist. Wie oben, wird der Keil 161 durch
die obere Öffnung
des Hohlraums 150 eingesetzt und kann nicht entfernt werden,
ohne den Halteblock 155 von der Aufspannplatte 12 zu
entfernen. Um den Stanzer zu entfernen, wird ein Dübel in die
untere Seite des Hohlraums 150 eingesetzt und aufwärts getrieben,
um den Druck der Feder zu überwinden,
wobei der Stanzer gelöst
wird. Der Stanzer wird durch Drängen
des Keils 161 aufwärts
und Einsetzen des Schafts des Stanzers, um an der Aufspannplatte 12 anzuliegen,
ausgetauscht.
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In 18A ist eine besonders bevorzugte Ausführungsform
eines V-förmigen
Keils analog zum Keil, der in 17A dargestellt
ist, dargestellt, wobei beide Flächen
dieses Keils in derselben Richtung abgewinkelt sind. Der Halteblock 155' wird mit dem Werkzeug-
und Keil-Hohlraum 150' bereitgestellt,
der eine geneigte Wand 154' und
einen Keil 161' aufweist,
der gegenüberliegende
geneigte Flächen 145' und 146' aufweist, die
mit der Wand 154' und
der Fläche 147' des Schafts 22' zusammenwirken,
wobei jede Fläche
in derselben Richtung geneigt ist und jeweils um die spitzen Winkel θ' und α' aufwärts gerichtet
ist, gemessen auf derselben Seite der oberen vertikalen Linie, wie
es für 17A beschrieben worden ist.
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Die
Wirksamkeit der Anordnung, die in den 17, 17A, 18 und 18A dargestellt ist,
wird durch den folgenden Betrieb bzw. Vorgang gezeigt. Eine Platte
in Lamellenform aus weichem Kohlenstoff-Stahl mit einer Dicke von
9,52 mm (0,375'') ist über einer
abwärts
entlasteten (konisch erweiterten) Matrizenbuchse angeordnet, die
einen oberen Durchmesser von 12,7 mm (0,500'')
und einen unteren Durchmesser von 15,24 mm (0,600'') aufweist, deren Freiraum zwischen
dem Oberteil und dem Boden herkömmlich
und typischerweise 20% der Dicke des Stapels ist, der gestanzt wird.
Die Matrizenbuchse ist ein Keil mit einem einzelnen Winkel, wie
in 15D dargestellt. Ein Stanzer mit einem Durchmesser
von 0,500'' wird in der Anordnung,
die in 17A dargestellt ist, gehalten,
und mehrere Löcher
werden nacheinander durch die Platte mit einer 90-Tonnen-C-Rahmen-Stanzmaschine
gestanzt, die von Fercute Co. hergestellt worden ist. Jedes Loch weist
einen Durchmesser von 0,500'' auf; das ausgestanzte
Stück weist
an seiner oberen, stanzer-berührenden
Fläche
einen Durchmesser von 14,22 mm (0,500'')
und an seiner unteren Fläche
einen Durchmesser von 0,560'' auf. In jedem Fall
verblieb der Stanzer im Halteblock während der Abziehbewegung.
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Bei
einem anderen Betrieb ist dieselbe Dicke der weichen Stahlplatte
in Lamellenform über
einer Matrizenbuchse mit einem doppelt gewinkelten Keil (wie in 15C dargestellt) angeordnet, wobei der Matrizen-Hohlraum
für das
ausgestanzte Stück
denselben oberen und unteren Durchmesser aufweist, der jeweils 0,500'' beträgt, und keinen herkömmlichen
Freiraum bereitstellt. Derselbe Stanzer mit 0,500'' Durchmesser, der zuvor verwendet worden ist,
wird dann in derselben 90-Tonnen-Presse verwendet, um mehrere Löcher durch
die 0,375'' dicke Stahlbahn
zu stanzen. Jedes Loch weist einen Durchmesser von 0,500'' auf; das ausgestanzte Stück weist
an seiner oberen stanzer-berührenden Fläche einen
Durchmesser von 0,500'' und an seiner unteren
Fläche
einen Durchmesser von 0,560'' auf. In jedem Fall
wurde der Stanzer vom Stahl angezogen, ohne in seinem Halteblock
gelockert zu werden.
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Nachdem
auf diese Weise eine allgemeine Diskussion bereitgestellt, die umfassende
Kombination von Werkzeug- und Keilmittel im Detail beschrieben und
die Erfindung mit spezifischen Beispielen der besten Durchführungsweise
des Prozesses dargestellt worden ist, ist es offensichtlich, daß die Erfindung
in weitere Werkzeugkonstruktionen eingebaut werden kann, von denen
einige beschrieben worden sind. Das keil-verriegelbare Werkzeug
stellt eine effektive Lösung
für ein
uraltes Problem bereit.