EP0224792A1 - Tool-changing arrangement for a multistage metal-forming machine tool - Google Patents
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- EP0224792A1 EP0224792A1 EP86115967A EP86115967A EP0224792A1 EP 0224792 A1 EP0224792 A1 EP 0224792A1 EP 86115967 A EP86115967 A EP 86115967A EP 86115967 A EP86115967 A EP 86115967A EP 0224792 A1 EP0224792 A1 EP 0224792A1
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- B21J13/03—Die mountings
Definitions
- the invention relates to a tool change device according to the preamble of patent claim 1.
- Such devices should, above all, enable the stamping and die tools to be replaced as quickly as possible in the tool room of a forming machine, so that the corresponding changeover times that require machine downtime can be kept as short as possible.
- a further disadvantage with known tool changing devices and in particular also with the tool described in the above-mentioned documents is that the stamping and die tools are guided in the tool holders without tension.
- increased wear of these tool guides and setting of the tool parts occurs relatively frequently during operation, which results in increasing play between the tool holder and the machine body, which cannot be compensated for during operation.
- a resulting loosening of the bracing of the corresponding tool holder with the press slide or the machine body can often only be recognized when the interacting tools have already been damaged or even destroyed.
- the object of the invention is to provide a tool changing device in which the tools for a rapid automatic or semi-automatic change can be prepared outside the tool space of the forming machine in a manner that can be expected of low-wear operation and can be used in the shortest possible time
- a central control system allows both the stamp and die tools to be exchanged easily and with reliable tool adjustment.
- stamping and die tools according to the invention Due to the arrangement of the stamping and die tools according to the invention in the manner of changing magazines in tool blocks, these can be made ready for use outside the machine, so that the downtime of the machine required for the tool change alone takes the duration of the tool block exchange.
- the clamping elements are located in the corresponding clamping parts on the press slide or machine body side and protrude from them only with piston head sections of the pressure-actuated piston-cylinder units; these head sections can be inserted into the T-slots which are recessed in the tool block to be replaced in each case perpendicular to the row of the respective tools, and the tool blocks can then be subjected to a corresponding pressure medium application of the clamping elements are clamped against the pressing surfaces on the machine body or on the press slide.
- the displacement of the piston head sections between a tool block release position, in which the block can be removed from the tool space vertically to the stroke direction of the press slide, and a position ready for use to fix the respective tool block, is carried out from a central command console via corresponding pressure medium control devices, preferably a hydraulic control.
- the piston-cylinder units can be designed as tandem cylinders to achieve high contact pressures in order to obtain smaller piston diameters.
- pressure medium-actuated centering elements also remain in the machine body or press slide-side clamping parts when the tool block is replaced, which can engage with suitable piston sections in the centering recesses provided on the clamping surface of the respective tool block.
- These centering elements can be operated from the central control console.
- a suitable pressure medium control device preferably also a hydraulic control
- the clamping of the tool blocks can be controlled by the clamping elements by moving the piston sections of the centering elements into the appropriate centering recesses so that the entire respective tool block is positioned correctly in the correct position during the clamping of the tool block becomes.
- the centering and adjustment accuracy achieved is so high that there is no need for separate alignment of punch and die-side tools with respect to one another in the horizontal and vertical directions.
- a punch clamping device is provided between the punch tool block and the press slide, each with coupling tensioning elements aligned with the longitudinal longitudinal axis of the punch, which produce a non-positive, play-free connection between the punch tools on the one hand and the press slide on the other.
- These coupling clamping elements capture the respective stamping tools at their rear end sections via a detachable bayonet connection arranged in the area of the stamping tool block separating plane and press these via a pressure piece between the press slide and the stamp end to the press slide front under pressure control. Due to the contact pressure generated on the press slide front in accordance with the applied pressure, any play on the stamping tools and between them and the press slide is excluded.
- the contact pressure of the stamping tools, which is maintained and possibly monitored during operation, against the press slide front ensures in every position of the machine parts concerned that there are contact conditions which cannot be achieved with conventional tool clamping devices.
- a deformation or setting of the loaded tool parts which occurs in conventional devices and which has an effect on the clamping force of the connecting elements is compensated in the device according to the invention by constant pressurizing of the stamping tools in question, or such wear phenomena cannot occur at all. It can thus be seen that the stamp clamping device of the tool changing device according to the invention makes a large contribution to reducing the wear of the entire tool.
- the contact pressure of the clamping device can be monitored during operation or checked by a corresponding safety device, which stops the machine when the pressure falls below a predetermined minimum and indicates the type of fault.
- the die tool block 5 shown in Fig. 1 has a centering plate 2 which receives 33 die tools 1 supported circumferentially in receiving bores, so that an adjacent row of individual die tools is formed for successive forming steps.
- a bar knife 8 is visible, which is used to cut off blanks to be machined in the tools.
- individual clamping glasses 3 are placed on the die tools 1, which are each provided with four threaded bores formed at their corner areas.
- an adapter plate 4 is attached, which supports the die tools 1 at its rear end.
- the adapter plate 4 forms a relatively large-area support for the die tools 1 in comparison with the illustration in FIG. 5b.
- four clamping screws 9 are used for each pair of spectacles 3, which clamp the entire die tool block into a ready-to-install tool unit, which has an overall low overall depth.
- the placement of the clamping screws 9 in the corner regions of the clamping glasses 3 permits the use of a shrink ring 10 which can be designed much shorter and without weakening threaded holes than was the case with the conventional die packs according to FIG. 5b.
- the possible enlargement of the die parts lying behind the die tools 1 in the die tool block 5 according to FIG. 5a leads to an overall favorable compressive stress curve within the die support, since larger receiving surfaces are available for absorbing the pressing forces than in the case of conventional die packages.
- the pressure force curve to be expected in each example is shown in FIGS. 5a and 5b by dash-dotted lines and indicated as 0 ⁇ a and 0 ⁇ b.
- This diameter designation relates to the respective pressure receiving part which is in direct contact with the relevant die package.
- Corresponding conclusions can be drawn from the diagrams of the compressive stress curves under pressing force given for the two figures, regarding the tool wear to be expected in each case or the material stress.
- the machine body 25 schematically indicated in FIG. 1 carries a clamping plate 7 on the front, on which the die tool block 5 with its adapter plate 4 can be clamped to a clamping surface 31 which runs transversely with respect to the longitudinal center axes of the die.
- the entire assembled unit forms the tool change holder 28.
- five T-grooves 26b running perpendicular to the row of die tools 1 are recessed in the adapter plate 4 for clamping the tool block 5.
- Correspondingly shaped piston head sections 32b engage in these grooves 26b form hydraulically operated piston-cylinder units (clamping elements 6b). 1, two clamping elements 6b are provided in the clamping plate 7 for each groove 26b.
- the tool block 5 can be removed from the clamping plate 7 at right angles to the axis of the row of die tools 1.
- a transport device (not shown) can be provided for the corresponding removal of a die tool block removed in this way.
- the tensioning elements 6b are connected to a central hydraulic arrangement, and their piston displacement can be controlled from a central control desk.
- the stamping tools 13 are mounted in a stamping tool block 14 and guided in bushings 15.
- T-grooves 26a are cut out on a clamping surface 29 of this tool block 14, perpendicular to the row of stamping tools 13, in which correspondingly shaped piston head sections 32a of clamping elements 6a engage, which with their pressure medium-actuated piston-cylinder units in a platen 24 of a stamp clamping device 30 are accommodated.
- the stamping tool block 14 together with the stamp clamping device 30 forms the stamp-side tool change holder 27, which is located on the front of the press slide 22.
- the tensioning elements 6a are constructed in the same way as the tensioning elements 6b described above, including their pressure medium actuating device.
- FIG. 2 shows a hydraulically actuated centering element 11a, which is provided in a corresponding manner between the clamping plate 7 and the adapter plate 4 in the die tool block 5 according to FIG. 1.
- a centering element is shown in detail in FIG. 3 and is used for centering the respective tool blocks 5 and 14 on their clamping surfaces in the vertical and horizontal direction during the clamping process.
- the centering element 11b visible in FIG. 3 is accommodated in the clamping plate 7 and has a hydraulically actuated piston, the piston section 34b of which is conically shaped in order to be able to engage in conical surfaces of centering recesses 12b in the adapter plate 4.
- centering elements 11a and 11b are matched to the clamping action of the hydraulic clamping elements 6a and 6b, operated from the central control panel, so that an exact positioning takes place essentially simultaneously with the clamping. After loosening the hydraulic clamping elements 6a and 6b, the centering elements 11a and 11b can, if desired, be held in engagement with their centering recesses 12a and 12b until the respective tool block is to be displaced vertically, for example when exchanged, in order to prevent premature displacement of the to be able to safely prevent loosened tool blocks. At least two centering elements are required for each tool block.
- the stamp clamping device 30 has a row of coupling clamping elements 35 which are aligned with the respective longitudinal longitudinal center axes and which can produce a non-positive, play-free connection between the stamping tools 13 on the one hand and the press slide 22 on the other hand.
- the coupling clamping elements 35 are provided, as shown in FIG. 4, on the side of the clamping plate 24 facing the clamping surface, each with a bayonet connection 17, which has a connecting sleeve 36 on the clamping element side, which can be connected to a sleeve counterpart 37 provided on the rear end section of a stamping tool 13.
- each of the clamping elements 35 has a hollow piston 16, which is guided in a relatively displaceable manner under pressure medium control within the clamping plate 24 and accommodates a relatively displaceable pressure piece 19 in its inner region, which is vertically displaceable on the one hand at the rear end of the stamping tool 13 and on the other hand on a support surface 39 in the press slide 22 guided adjustment wedge 18 is present.
- the hollow piston 16 is displaced to the right via the pressure medium circuit 38 (hydraulic channels) in the direction of the double arrow shown, with the bayonet connection 17 closed, the stamping tool concerned is simultaneously displaced in this direction, as a result of which the tool 13 corresponds to the hydraulic pressure acting on the Hollow piston 16 acts, is pressed against the adjusting wedge 18 and thus against the front of the press slide 22. If the hydraulic pressure on the hollow piston 16 is maintained, virtually any play between the stamping tool and the press slide front is eliminated.
- the adjustment wedge 18 visible in FIG. 4 is used for the axial adjustment of the stamping tools.
- the hollow piston 16 must be made pressure-free so that the pressure piece 19 can be displaced in its interior depending on the vertical adjustment of the wedge 18.
- a motor drive 23 is shown schematically in FIG. 4, which can carry out a desired vertical displacement of the adjustment wedge 18 via a threaded spindle. The control of this drive 23 can also be operated from the central control panel.
- the hollow piston can be pressurized again in the manner described in order to achieve the axial bracing.
- a pressure switch can also be installed in the pressure medium circuit 38 of the hollow piston 16 in order to be able to monitor the clamping pressure of the hollow piston.
- the bayonet connection 17 is also necessary for replacing the stamping tool block 14 to open between the respective stamp tool 13 and the stamp clamping device 30.
- a rotary drive 21 which is indicated only schematically in FIG. 4 and which is also centrally controlled, can rotate all stamping tools 13 until the sleeve parts 36, 37 can be pulled apart.
- the stamping tools 13 are moved to the left in accordance with FIG. 4 until their rear ends have emerged from the region of the hollow piston 16 and the stamping tool block 14 is guided over the T-grooves 26a in a vertical direction out of the tool space can be.
- This displacement of the stamping tool block 14 can be carried out by hand or by means of a suitable lifting and transport device (not shown), optionally also remotely controlled.
- the basic redesign and automation of the die space of metal forming machines according to the invention creates a tool block quick-change system that significantly expands the production possibilities of such metal forming machines. Due to the rapid changeover, small series can now also be produced cheaply, since the tool life is greater than the number of series due to the new structure of the tool blocks and the low-wear clamping method, which is why a replacement of worn tools, which would necessarily result in machine downtime, has become unnecessary . The relatively long changeover times that are customary in conventional forming machines have the production of small series designed to be costly.
- the working conditions in connection with the tool room are also improved, since a tool block change can be carried out without great effort. Due to the small amount of time required for a tool block change, there is also enough space, for example, to be able to check and, if necessary, replace other units of the forming machine.
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Abstract
Bei der vorgeschlagenen Werkzeugwechseleinrichtung sind die Stempelwerkzeuge (13) und die Matrizenwerkzeuge (1) jeweils in einem nach Art eines Wechselmagazins ausgebildeten Stempelwerkzeugblock (14) bzw. Matrizenwerkzeugblock (5) gelargert. An den beiden Werkzeugblöcken befinden sich jeweils Spannflächen (29, 31),mit denen der Stempelwerkzeugblock (14) an einer am Preßschlitten (22) angebrachten Stempel-Verspanneinrichtung (30) und gleichzeitig an der Front des Preßschlittens (22) festspannbar ist, während der Matrizenwerkzeugblock (5) an einer am Maschinenkörper (25) angebrachten Spannplatte (7) festgespannt werden kann. Zur vertikalen und horizontalen Zentrierung dienen hydraulisch betätigbare Zentrierelemente (11a, b), die im Bereich der Spannflächen (29 bzw. 31) angreifen. Das Aufspannen erfolgt über hydraulisch betätigbare Spannelemente (6a, b). Sämtliche Spann- und Zentrierelemente zum Aufspannen der Werkzeugblöcke (14 und5) sowie sämtliche Koppelungs-Spannelemente (35), die zur kraftschlüssigen Verbindung der Stempelwerkzeuge (13) mit dem Preßschlitten (22) dienen, lassen sich von einem zentralen Kommandopult aus ansteuern.In the proposed tool changing device, the stamping tools (13) and the die tools (1) are each mounted in a stamping tool block (14) or die tool block (5) designed in the manner of an exchangeable magazine. On the two tool blocks there are clamping surfaces (29, 31) with which the stamping tool block (14) can be clamped to a stamp clamping device (30) attached to the press slide (22) and at the same time to the front of the press slide (22), during the Die tool block (5) can be clamped to a clamping plate (7) attached to the machine body (25). Hydraulically actuated centering elements (11a, b), which engage in the area of the clamping surfaces (29 and 31), are used for vertical and horizontal centering. The clamping takes place via hydraulically actuated clamping elements (6a, b). All clamping and centering elements for clamping the tool blocks (14 and 5) as well as all coupling clamping elements (35), which are used for the non-positive connection of the stamping tools (13) with the press slide (22), can be controlled from a central control panel.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugwechseleinruchtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a tool change device according to the preamble of
Derartige Einrichtungen sollen vor allem ein möglichst rasches Auswechseln der Stempel- und Matrizenwerkzeuge im Werkzeugraum einer Umformmaschine ermöglichen, damit die entsprechenden Umrüstzeiten, die einen Maschinenstillstand erfordern, so kurz wie möglich gehalten werden können.Such devices should, above all, enable the stamping and die tools to be replaced as quickly as possible in the tool room of a forming machine, so that the corresponding changeover times that require machine downtime can be kept as short as possible.
Bei bekannten Einrichtungen dieser Art sind die Werkzeuge in Werkzeugwechselhalterungen befestigt und müssen zum Teil einzeln ausgetauscht und innerhalb des Werkzeugraums der Umformmaschine verspannt werden. Diese zum Teil kraftaufwendigen Arbeiten müssen innerhalb des häufig engen Werkzeugraums und in unbequemer Körperstellung ausgeführt werden, wodurch ein zuverlässiges gleichförmiges Verspannen sämtlicher Werkzeugpakete oft nur schwer durchführbar ist. In jedem Fall bedingt ein in bekannter Weise stattfindender Werkzeugaustausch relativ lange Umrüstzeiten, in denen die Maschine stillstehen muß. Eine teilweise Automatisierung bei bekannten Werkzeugwechseleinrichtungen besteht darin, daß das Lösen und Anziehen der Spannschrauben von einer Vorrichtung übernommen wird. Da aber die Betätigung aller Befestigungselemente mittels dieser Vorrichtung auch eine relativ lange Zeit in Anspruch nimmt, wird mit dieser bekannten Teilautomatisierung nur eine unerhebliche Zeitersparnis erzielt.In known devices of this type, the tools are fastened in tool change brackets and in some cases have to be replaced individually and clamped within the tool space of the forming machine. This sometimes forceful work must be carried out within the often narrow tool space and in an uncomfortable position of the body, which makes it difficult to carry out a reliable, uniform clamping of all tool packages. In any case, a tool exchange, which takes place in a known manner, requires relatively long changeover times in which the machine has to stand still. A partial automation in known tool changing devices is that the loosening and tightening of the clamping screws is carried out by a device. However, since the actuation of all fastening elements by means of this device also takes a relatively long time, only a negligible time saving is achieved with this known partial automation.
Aus der DE-OS 19 66 879 und der US-PS 3 559 446 ist es bekannt, auf einer Haltevorrichtung, die in einer bestimmten Lage einen Amboß trägt, Werkzeuge auf diesem Amboß und einerAufspannplatte für eine Verwendung in einer Umformmaschine voreinzustellen. Zwar wird bei dieser bekannten Einrichtung eine gewisse Zeitersparnis gegenüber Werkzeugwechselsystemen erzielt, deren Werkzeuge jeweils einzeln in den Werkzeugraum eingebaut werden müssen, jedoch erfordert die aus den genannten Dokumenten bekannte Einrichtung ein aufwendiges Justieren und Verspannen der bekannten Werkzeugwechselhalterungen beim Einbau in die Umformmaschine, so daß durch die bekannte Voreinstellung der Werkzeuge auf dem Amboß und der Aufspannplatte mittels der besagten Haltevorrichtung insgesamt nur eine geringe Standzeitverkürzung erreicht werden kann.From DE-OS 19 66 879 and US-PS 3 559 446 it is known to preset tools on this anvil and a platen for use in a forming machine on a holding device which bears an anvil in a certain position. Although this known device saves a certain amount of time compared to tool changing systems, the tools of which must be installed individually in the tool room, however, the device known from the documents mentioned requires an expensive adjustment and bracing of the known tool change holders during installation in the forming machine, so that by the known presetting of the tools on the anvil and the platen by means of the said holding device can only be achieved as a whole.
Ein weiterer Nachteil besteht bei bekannten Werkzeugwechseleinrichtungen und insbesondere auch bei der in den obengenannten Dokumenten beschriebenen darin, daß die Stempel- und Matrizenwerkzeuge, unverspannt in den Werkzeughalterungen geführt sind. Dadurch kommt es während des laufenden Betriebs relativ häufig zu erhöhtem Verschleiss dieser Werkzeugführungen und einem Setzen der Werkzeugteile, was ein zunehmendes Spiel zwischen Werkzeughalter und Maschinenkörper zur Folge hat, das während des Betriebs nicht mehr ausgeglichen werden kann. Ein daraus sich ergebendes Lösen der Verspannung des entsprechenden Werkzeughalters mit dem Preßschlitten oder dem Maschinenkörper kann oft erst dann erkannt werden, wenn bereits eine Beschädigung oder gar Zerstörung der zusammenwirkenden Werkzeuge aufgetreten ist.A further disadvantage with known tool changing devices and in particular also with the tool described in the above-mentioned documents is that the stamping and die tools are guided in the tool holders without tension. As a result, increased wear of these tool guides and setting of the tool parts occurs relatively frequently during operation, which results in increasing play between the tool holder and the machine body, which cannot be compensated for during operation. A resulting loosening of the bracing of the corresponding tool holder with the press slide or the machine body can often only be recognized when the interacting tools have already been damaged or even destroyed.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Werkzeugwechseleinrichtung zu schaffen, bei der die Werkzeuge für einen raschen automatischen bzw. halbautomatischen Wechsel in einer Weise, die einen verschleißarmen Betrieb erwarten läßt, außerhalb des Werkzeugraumes der Umformmaschine vorbereitet werden können und die in kürzester Zeit unter Einsatz einer zentralen Steuerung sowohl den Austausch der Stempel als auch der Matrizenwerkzeuge problemlos und bei zuverlässiger Werkzeugjustierung gestattet.The object of the invention is to provide a tool changing device in which the tools for a rapid automatic or semi-automatic change can be prepared outside the tool space of the forming machine in a manner that can be expected of low-wear operation and can be used in the shortest possible time A central control system allows both the stamp and die tools to be exchanged easily and with reliable tool adjustment.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist insbesondere in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 definiert. Weitere Einzelheiten ergeben sich aus den entsprechend rückbezogenen Unteransprüchen.The achievement of this object is particularly defined in the characterizing features of
Bedingt durch die erfindungsgemäße Anordnung der Stempel- und Matrizenwerkzeuge nach Art von Wechselmagazinen in Werkzeugblöcken, können diese außerhalb der Maschine einsatzbereit gemacht werden, so daß die für den Werkzeugwechsel benötigte Stillstandzeit der Maschine allein die Dauer des Werkzeugblockaustausches in Anspruch nimmt.Due to the arrangement of the stamping and die tools according to the invention in the manner of changing magazines in tool blocks, these can be made ready for use outside the machine, so that the downtime of the machine required for the tool change alone takes the duration of the tool block exchange.
Bei der erfindungsgemäßen Art des Aufspannens der matrizen- und stempelseitigen Werkzeugblöcke befinden sich die Spannelemente in den entsprechenden preßschlitten-oder maschinenkörperseitigen Aufspannteilen und ragen aus diesen lediglich mit Kolbenkopfabschnitten der druckmittelbetätigten Kolben-Zylinder-Einheiten heraus; diese Kopfabschnitte sind in im jeweils auszuwechselnden Werkzeugblock senkrecht zur Reihe der jeweiligen Werkzeuge ausgesparte T-Nuten einführbar, und die Werkzeugblöcke können dann bei einer entsprechenden Druckmittelbeaufschlagung der Spannelemente gegen die maschinenkörper- bzw. preßschlittenseitigen Andruckflächen gespannt werden. Die Verlagerung der Kolbenkopfabschnitte zwischen einer Werkzeugblock-Löseposition, in der der Block vertikal zur Hubrichtung des Preßschlittens aus dem Werkzeugraum herausgenommen werden kann, und einer den jeweiligen Werkzeugblock einsatzbereit festspannenden Stellung erfolgt von einem zentralen Kommandopult aus über entsprechende Druckmittelsteuereinrichtungen, vorzugsweise eine Hydrauliksteuerung. Die Kolben-Zylinder-Einheiten können zur Erzielung hoher Anpreßdrücke als Tandemzylinder ausgeführt sein, um kleinere Kolbendurchmesser zu erhalten.In the inventive method of clamping the die-side and die-side tool blocks, the clamping elements are located in the corresponding clamping parts on the press slide or machine body side and protrude from them only with piston head sections of the pressure-actuated piston-cylinder units; these head sections can be inserted into the T-slots which are recessed in the tool block to be replaced in each case perpendicular to the row of the respective tools, and the tool blocks can then be subjected to a corresponding pressure medium application of the clamping elements are clamped against the pressing surfaces on the machine body or on the press slide. The displacement of the piston head sections between a tool block release position, in which the block can be removed from the tool space vertically to the stroke direction of the press slide, and a position ready for use to fix the respective tool block, is carried out from a central command console via corresponding pressure medium control devices, preferably a hydraulic control. The piston-cylinder units can be designed as tandem cylinders to achieve high contact pressures in order to obtain smaller piston diameters.
Außer den Spannelementen verbleiben beim Werkzeugblockaustausch in den maschinenkörper- bzw. preßschlittenseitigen Aufspannteilen ebenfalls druckmittelbetätigbare Zentrierelemente, welche mit passenden Kolbenabschnitten in an der Spannfläche des jeweiligen Werkzeugblocks vorgesehene Zentrieraussparungen eingreifen können. Diese Zentrierelemente sind vom zentralen Kommandopult aus betätigbar. Über eine entsprechende Druckmittel-Steuereinrichtung, vorzugsweise ebenfalls eine Hydrauliksteuerung, läßt sich das Festspannen der Werkzeugblöcke durch die Spannelemente mit dem Einfahren der Kolbenabschnitte der Zentrierelemente in die passenden Zentrieraussparungen so steuern, daß ein lagerichtiges Positionieren des gesamten jeweiligen Werkzeugblocks automatisch während des Festspannens des Werkzeugblocks ausgeführt wird. Die hierbei erzielte Zentrier- und Justiergenauigkeit ist derart hoch, daß ein gesondertes Ausrichten von stempel- und matrizenseitigen Werkzeugen zueinander in horizontaler und vertikaler Richtung entfallen kann.In addition to the clamping elements, pressure medium-actuated centering elements also remain in the machine body or press slide-side clamping parts when the tool block is replaced, which can engage with suitable piston sections in the centering recesses provided on the clamping surface of the respective tool block. These centering elements can be operated from the central control console. Using a suitable pressure medium control device, preferably also a hydraulic control, the clamping of the tool blocks can be controlled by the clamping elements by moving the piston sections of the centering elements into the appropriate centering recesses so that the entire respective tool block is positioned correctly in the correct position during the clamping of the tool block becomes. The centering and adjustment accuracy achieved is so high that there is no need for separate alignment of punch and die-side tools with respect to one another in the horizontal and vertical directions.
Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugwechseleinrichtung ist zwischen dem Stempelwerkzeugblock und dem Preßschlitten eine Stempel-Verspanneinrichtung mit jeweils auf die Stempel-Längsmittelachsen ausgerichteten Koppelungs-Spannelementen vorgesehen, die eine kraftschlüssige spielfreie Verbindung zwischen den Stempelwerkzeugen einerseits und dem Preßschlitten andererseits erzeugen. Diese Kopplungs-Spannelemente erfassen über eine im Bereich der Stempelwerkzeugblock-Trennebene angeordnete lösbare Bajonettverbindung die jeweiligen Stempelwerkzeuge an ihren hinteren Endabschnitten und pressen diese über ein Druckstück zwischen dem Preßschlitten und dem Stempelende druckmittelgesteuert an die Preßschlittenfront. Bedingt durch die entsprechend dem aufgebrachten Druck erzeugte Anpreßkraft an der Preßschlittenfront wird jegliches Spiel an den Stempelwerkzeugensowie zwischen diesen und dem Preßschlitten ausgeschlossen. Der während des Betriebs aufrechterhaltene und gegebenenfalls überwachte Anpreßdruck der Stempelwerkzeuge gegen die Preßschlittenfront sorgt in jeder Stellung der betreffenden Maschinenteile für Auflagebedingungen, welche bei herkömmlichen Werkzeug-Spannvorrichtungen nicht erreicht werden können. Ein bei herkömmlichen Einrichtungen auftretendes Deformieren oder Setzen der belasteten Werkzeugteile, das sich auf die Spannkraft der Verbindungselemente auswirkt, wird bei der erfindungsgemäßen Einrichtung durch konstante Druckmittelbeaufschlagung der betreffenden Stempelwerkzeuge ausgeglichen, bzw.es können derartige Verschleißerscheinungen erst gar nicht auftreten. Damit ist einsehbar, daß die Stempel-Verspanneinrichtung der erfindungsgemäßen Werkzeugwechseleinrichtung eine hohen Beitrag zur Verschleißreduktion der gesamten Werkzeuge leistet. Über einen in den Druck mittelkreislauf der Stempel-Verspanneinrichtung eingebauten Druckwächter läßt sich der Anpreßdruck der Verspanneinrichtung während des laufenden Betriebs überwachen bzw. von einer entsprechenden Sicherheitseinrichtung kontrollieren, welche bei Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestdrucks die Maschine stillsetzt und die Art der Störung anzeigt.In the tool changing device according to the invention, a punch clamping device is provided between the punch tool block and the press slide, each with coupling tensioning elements aligned with the longitudinal longitudinal axis of the punch, which produce a non-positive, play-free connection between the punch tools on the one hand and the press slide on the other. These coupling clamping elements capture the respective stamping tools at their rear end sections via a detachable bayonet connection arranged in the area of the stamping tool block separating plane and press these via a pressure piece between the press slide and the stamp end to the press slide front under pressure control. Due to the contact pressure generated on the press slide front in accordance with the applied pressure, any play on the stamping tools and between them and the press slide is excluded. The contact pressure of the stamping tools, which is maintained and possibly monitored during operation, against the press slide front ensures in every position of the machine parts concerned that there are contact conditions which cannot be achieved with conventional tool clamping devices. A deformation or setting of the loaded tool parts which occurs in conventional devices and which has an effect on the clamping force of the connecting elements is compensated in the device according to the invention by constant pressurizing of the stamping tools in question, or such wear phenomena cannot occur at all. It can thus be seen that the stamp clamping device of the tool changing device according to the invention makes a large contribution to reducing the wear of the entire tool. About one in print medium circuit of the stamp clamping device built-in pressure switch, the contact pressure of the clamping device can be monitored during operation or checked by a corresponding safety device, which stops the machine when the pressure falls below a predetermined minimum and indicates the type of fault.
Weitere Einzelheiten und Funktionszusammenhänge ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugwechseleinrichtung anhand von Zeichnungen. Es zeigen:
- Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht eines Matrizenwerkzeugblocks nach den Merkmalen der Erfindung, befestigt an einem Maschinenkörper,
- Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht eines Stempelwerkzeugblocks, der frontseitig an einem Preßschlitten angebracht ist,
- Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung einer Zentriereinrichtung,
- Fig. 4 eine schematische Schnittansicht einer Stempel-Verspanneinrichtung,
- Fig. 5a eine schematische Schnittdarstellung durch einen Matrizenwerkzeugblock der über eine Spannplatte am Maschinenkörper befestigt ist, bei einer Schnittführung durch die Längsmittelachse eines Matrizenwerkzeugs zur Verdeutlichung des qualitativen Druckspannungsverlaufs unter Preßkraft,
- Fig. 5b eine schematische Darstellung entsprechend der in Fig. 5a zur Veranschaulichung des qualitativen Druckspannungsverlaufs unter Preßkraft bei herkömmlichen, unter Verwendung eines Amboß aufgebauten Matrizenwerkzeugen, und
- Fig. 5aʹ und 5bʹ zeigen den entsprechenden Druckspannungsverlauf.
- 1 is a partial perspective view of a die block according to the features of the invention, attached to a machine body,
- 2 is a partial perspective view of a stamping tool block which is attached to a press slide on the front,
- 3 shows a schematic sectional illustration of a centering device,
- 4 shows a schematic sectional view of a stamp clamping device,
- 5a is a schematic sectional view through a die block which is fastened to the machine body by means of a clamping plate, with a cut through the longitudinal central axis of a die tool to illustrate the qualitative compressive stress curve under pressing force,
- Fig. 5b is a schematic representation corresponding to that in Fig. 5a to illustrate the qualitative compressive stress curve under pressure in conventional, using an anvil die tools, and
- 5aʹ and 5bʹ show the corresponding compressive stress curve.
Der in Fig. 1 gezeigte Matrizenwerkzeugblock 5 besitzt eine Zentrierplatte 2, welche in Aufnahmebohrungen 33 Matrizenwerkzeuge 1 umfangsseitig abgestützt aufnimmt, so daß eine nebeneinanderliegende Reihe einzelner Matrizenwerkzeuge für aufeinanderfolgende Umformstufen gebildet wird. An dem gemäß Fig. 1 linken Endabschnitt der Zentrierplatte 2 ist ein Stangenmesser 8 sichtbar, das zum Abtrennen von in denWerkzeugen zu bearbeitenden Rohlingen dient. Auf die Matrizenwerkzeuge 1 sind von der Vorderseite des Werkzeugblocks 5 her jeweils einzelne Spannbrillen 3 aufgesetzt, welche mit jeweils vier an ihren Eckbereichen ausgebildeten Gewindebohrungen versehen sind. An der den Spannbrillen 3 abgewandt liegenden Fläche der Zentrierplatte 2 ist eine Adapterplatte 4 angesetzt, welche die Matrizenwerkzeuge 1 an ihrem hinteren Ende abstützt. In der Schnittdarstellung gemäß Fig. 5a ist ersichtlich, daß die Adapterplatte 4 eine im Vergleich zu der Darstellung in Fig.5b relativ großflächige Abstützung für die Matrizenwerkzeuge 1 ausbildet. Von der Adapterplattenrückseite her sind für jede Spannbrille 3 vier Spannschrauben 9 eingesetzt, welche den gesamten Matrizenwerkzeugblock zu einer einbaubereiten Werkzeugeinheit zusammenspannen, die eine insgesamt geringe Bautiefe besitzt.The die tool block 5 shown in Fig. 1 has a
Wie ferner aus Fig. 5a ersichtlich, gestattet die Plazierung der Spannschrauben 9 in den Eckbereichen der Spannbrillen 3 den Einsatz eines Schrumpfringes 10, der wesentlich kürzer und ohne schwächende Gewindebohrungen ausgebildet sein kann, als dies bei den herkömmlichen Matrizenpaketen nach Fig.5b der Fall war. Die bei dem Matrizenwerkzeugblock 5 gemäß Fig. 5a mögliche Vergrößerung der hinter den Matrizenwerkzeugen 1 liegenden Werkzeugteile führen zu einem insgesamt günstigen Druckspannungsverlauf innerhalb der Matrizenabstützung, da für die Aufnahme der Preßkräfte jeweils größere Aufnahmeflächen zur Verfügung stehen als bei herkömmlichen Matrizenpaketen. Der bei jedem Beispiel zu erwartende Preßkraftverlauf ist in den Fig. 5a und 5b durch strichpunktierte Linien eingezeichnet und als 0̸a bzw. 0̸b angegeben. Diese Durchmesserbenennung bezieht sich auf das jeweilige direkt in Kontakt mit dem betreffenden Matrizenpaket befindliche Druckaufnahmeteil. Aus den zu den beiden Figuren angeführten Diagrammen der Druckspannungsverläufe unter Preßkraft lassen sich entsprechende Rückschlüsse auf den jeweils zu erwartenden Werkzeugverschleiß bzw. auf die Materialbeanspruchung ziehen.As can also be seen from FIG. 5a, the placement of the
Der in Fig. 1 schematisch angedeutete Maschinenkörper 25 trägt frontseitig eine Spannplatte 7, auf welcher der Matrizenwerkzeugblock 5 mit seiner Adapterplatte 4 an einer bezüglich der Matrizen-Längsmittelachsen querverlaufenden Aufspannfläche 31 festspannbar ist. Die gesamte montierte Einheit bildet die Werkzeugwechselhalterung 28. Zum Festspannen des Werkzeugblocks 5 auf der Spannplatte 7 sind beim dargestellten Beispiel in der Adapterplatte 4 fünf senkrecht zur Reihe der Matrizenwerkzeuge 1 verlaufende T-Nuten 26b ausgespart. In diese Nuten 26b greifen entsprechend geformte Kolbenkopfabschnitte 32b ein, welche die Kolbenenden von hydraulisch betätigten Kolben-Zylinder-Einheiten (Spannelemente 6b) bilden. Gemäß Fig. 1 sind für jede Nut 26b zwei Spannelemente 6b in der Spannplatte 7 vorgesehen. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß bei gelösten Spannelementen 6b der Werkzeugblock 5 rechtwinklig zur Achse der Reihe der Matrizenwerkzeuge 1 von der Spannplatte 7 abgenommen werden kann. Eine nicht dargestellte Transporteinrichtung kann zum entsprechenden Abtransport eines auf diese Weise abgenommenen Matrizenwerkzeugblocks vorgesehen sein. Die Spannelemente 6b sind an eine zentrale Hydraulikanordnung angeschlossen, und deren Kolbenverlagerung ist von einem zentralen Kommandopult aus steuerbar.The
Neben dem Vorteil des raschen Lösens des Matrizenwerkzeugblocks 5 von der Spannplatte 7 durch eine entsprechende Betätigung der Spannelemente 6b, bietet deren Verwendung noch den weiteren Vorteil, daß ein nie gänzlich zu eliminierender Verschleiß und ein dadurch entstehendes Spiel zwischen dem Matrizenwerkzeughalter 5 und der Aufspannfläche der Spannplatte 7 durch die im Betrieb unter Druck stehenden Spannelemente praktisch im Entstehen bereits ausgeglichen werden. Daher kann man sagen, daß ein gleichbleibend hoch gehaltener Anpreßdruck der Spannelemente 6b dafür sorgt, daß bei den aufeinandertreffenden Maschinenteilen stets Auflagebedingungen geschaffen werden, welche mit denen im Neuzustand der Maschine vergleichbar sind. Auch ist es möglich, in den die Spannelemente 6b versorgenden Hydraulikkreis Druckwächter einzubauen, um auf diese Weise den Anpreßdruck zu kontrollieren bzw. über eine Sicherheitsanordnung überwachen zu können und bei einer Störung deren Ursache zur Anzeige zu bringen.In addition to the advantage of the quick release of the die tool block 5 from the clamping
Die Stempelwerkzeuge 13 sind gemäß Fig. 2 in einem Stempelwerkzeugblock 14 gelagert und in Büchsen 15 geführt. In ganz entsprechender Weise wie bei dem Matrizenwerkzeugblock sind an einer Spannfläche 29 dieses Werkzeugblocks 14 senkrecht zur Reihe der Stempelwerkzeuge 13 verlaufende T-Nuten 26a ausgespart, in welche entsprechend geformte Kolbenkopfabschnitte 32a von Spannelementen 6a eingreifen, die mit ihren druckmittelbetätigbaren Kolben-Zylinder-Einheiten in einer Aufspannplatte 24 einer Stempel-Verspanneinrichtung 30 untergebracht sind. Der Stempelwerkzeugblock 14 bildet zusammen mit der Stempel-Verspanneinrichtung 30 die stempelseitige Werkzeugwechselhalterung 27, die sich frontseitig an dem Preßschlitten 22 befindet. Die Spannelemente 6a sind entsprechend aufgebaut, wie die obenbeschriebenen Spannelemente 6b, einschließlich ihrer Druckmittelbetätigungseinrichtung.2, the
In Fig. 2 ist ein hydraulisch betätigbares Zentrierelement 11a sichtbar, das beim Matrizenwerkzeugblock 5 gemäß Fig. 1 in entsprechender Weise zwischen der Spannplatte 7 und der Adapterplatte 4 vorgesehen ist. Ein derartiges Zentrierelement ist in Fig. 3 im einzelnen dargestellt und dient zur Zentrierung der jeweiligen Werkzeugblöcke 5 bzw. 14 an ihren Aufspannflächen in vertikaler und horizontaler Richtung während des Aufspannvorgangs. Das in Fig. 3 sichtbare Zentrierelement 11b ist in der Spannplatte 7 untergebracht und besitzt einen hydraulisch betätigbaren Kolben, dessen Kolbenabschnitt 34b konisch geformt ist, um in konische Flächen von Zentrieraussparungen 12b in der Adapterplatte 4 eingreifen zu können. Diese hydraulisch betätigbaren Zentrierelemente 11a und 11b werden abgestimmt auf die Spannwirkung der hydraulischen Spann elemente 6a und 6b, vom zentralen Kommandopult aus betätigt, so daß im wesentlichen gleichzeitig mit dem Aufspannen eine exakte Positionierung erfolgt. Nach einem Lösen der hydraulischen Spannelemente 6a und 6b können die Zentrierelemente 11a und 11b gewünschtenfalls noch solange in Eingriff mit ihren Zentrieraussparungen 12a und 12b gehalten werden, bis die Vertikalverlagerung des jeweiligen Werkzeugblocks, beispielsweise bei einem Austausch, erfolgen soll, um so eine vorzeitige Verlagerung des bereits gelösten Werkzeugblocks sicher unterbinden zu können. Für jeden Werkzeugblock sind mindestens zwei Zentrierelemente erforderlich.FIG. 2 shows a hydraulically actuated centering
Die Stempel-Verspanneinrichtung 30 weist gemäß Fig. 2 eine Reihe mit den jeweiligen Stempel-Längsmittelachsen fluchtende Koppelungs-Spannelemente 35 auf, welche eine kraftschlüssige spielfreie Verbindung zwischen den Stempelwerkzeugen 13 einerseits und dem Preßschlitten 22 andererseits erzeugen können. Die Koppelungs-Spannelemente 35 sind gemäß Fig. 4 an der der Spannfläche zugewandten Seite der Aufspannplatte 24 mit je einer Bajonettverbindung 17 versehen, welche spannelementseitig eine Anschlußmuffe 36 aufweist, die mit einem an dem jeweils hinteren Endabschnitt eines Stempelwerkzeug 13 vorgesehenen Muffengegenstück 37 zusammenschließbar ist. Ferner besitzt jedes der Spannelemente 35 einen Hohlkolben 16, der innerhalb der Aufspannplatte 24 druckmittelgesteuert relativverschiebbar geführt ist und in seinem Innenbereich ein relativverlagerbares Druckstück 19 aufnimmt, das einerseits an dem hinteren Ende des Stempelwerkzeugs 13 und andererseits an einer Abstützfläche 39 eines im Preßschlitten 22 vertikal verschiebbar geführten Verstellkeils 18 anliegt. Wenn gemäß der Darstellung in Fig. 4 der Hohlkolben 16 über den Druckmittelkreis 38 (Hydraulikkanäle) in Richtung des eingezeichneten Doppelpfeils nach rechts verlagert wird, erfolgt bei geschlossener Bajonettverbindung 17 eine gleichzeitige Verlagerung des betreffenden Stempelwerkzeugs in diese Richtung, wodurch das Werkzeug 13 entsprechend dem Hydraulikdruck, der auf den Hohlkolben 16 wirkt, gegen den Verstellkeil 18 und damitgegen die Front des Preßschlittens 22 angedrückt wird. Bei einer Aufrechterhaltung des Hydraulikdrucks auf den Hohlkolben 16 wird praktisch jedes Spiel zwischen dem Stempelwerkzeug und der Preßschlittenfront eliminiert.According to FIG. 2, the
Der in Fig. 4 sichtbare Verstellkeil 18 dient zur axialen Einstellung der Stempelwerkzeuge. Zu diesem Zweck muß der Hohlkolben 16 druckfrei gemacht werden, damit eine Verlagerung des Druckstücks 19 in seinem Inneren je nach der Vertikalverstellung des Keils 18 erfolgen kann. Zur Fernbetätigung der Keilverstellung ist in Fig. 4 ein Motorantrieb 23 schematisch dargestellt, der über eine Gewindespindel eine gewünschte Vertikalverschiebung des Verstellkeils 18 ausführen kann. Auch die Ansteuerung dieses Antriebs 23 läßt sich vom zentralen Kommandopult aus betätigen. Nach erfolgter Axialeinstellung des Stempelwerkzeugs 13 kann der Hohlkolben wieder in der beschriebenen Weise unter Druck gesetzt werden, um die Axialverspannung zu erreichen. Auch in den Druckmittelkreis 38 des Hohlkolbens 16 kann ein Druckwächter eingebaut sein, um den Spanndruck des Hohlkolbens überwachen zu können.The
Für ein Austauschen des Stempelwerkzeugblocks 14 ist es neben dem bereits beschriebenen Lösen der Spannelemente 6a notwendig, auch die Bajonettverbindung 17 zwischen dem jeweiligen Stempelwerkzeug 13 und der Stempel-Vespanneinrichtung 30 zu öffnen. Dazu dient ein in Fig. 4 lediglich schematisch angedeuteter Drehantrieb 21, der, ebenfalls zentral gesteuert, alle Stempelwerkzeuge 13 so weit verdrehen kann, bis die Muffenteile 36, 37 auseinandergezogen werden können. Bei einem solchen Auseinanderziehen der Bajonettverbindungen 17 werden die Stempelwerkzeuge 13 gemäß Fig.4 nach links bewegt, bis ihre hinteren Enden aus dem Bereich des Hohlkolbens 16 herausgetreten sind und der Stempelwerkzeugblock 14 über die T-Nuten 26a geführt, in vertikaler Richtung aus dem Werkzeugraum herausgehoben werden kann. Diese Verlagerung des Stempelwerkzeugblocks 14 kann von Hand oder mittels einer geeigneten, nicht abgebildeten Hub- und Transporteinrichtung, gegebenenfalls auch ferngesteuert, ausgeführt werden.In addition to the loosening of the
Neben den bereits beschriebenen Vorteilen der matrizen- und stempelseitigen Werkzeugblockausführung wird mit der erfindungsgemäßen grundsätzlichen Umgestaltung und Automatisierung des Werkzeugraumes von Umformmaschinen ein Werkzeugblock-Schnellwechselsystem geschaffen, das die Produktionsmöglichkeiten derartiger Umformmaschinen entscheidend erweitert. Bedingt durch das schnelle Umrüsten können nun auch Kleinserien günstig produziert werden, da die Werkzeugstandzeit durch den neuartigen Aufbau der Werkzeugblöcke und die verschleißarme Aufspannweise größer wird als die Serienzahl, weshalb ein Auswechseln von verschlissenen Werkzeugen, was notgedrungenermaßen einen Maschinenstillstand zur Folge hätte, unnötig geworden ist. Gerade die bei herkömmlichen Umformmaschinen üblichen relativ langen Umrüstzeiten haben die Produktion von Kleinserien kostenaufwendig gestaltet. Neben diesen produktionsbezogenen Vorteilen werden aber auch die Arbeitsbedingungen im Zusammenhang mit dem Werkzeugraum verbessert, da ein Werkzeugblockwechsel ohne großen Kraftaufwand vorgenommen werden kann. Auch bleibt infolge des geringen Zeitaufwandes für einen Werkzeugblockwechsel genügend Freiraum, um z.B. andere Aggregate der Umformmaschine überprüfen und gegebenenfalls austauschen zu können.In addition to the advantages of the die block and die-side die block design already described, the basic redesign and automation of the die space of metal forming machines according to the invention creates a tool block quick-change system that significantly expands the production possibilities of such metal forming machines. Due to the rapid changeover, small series can now also be produced cheaply, since the tool life is greater than the number of series due to the new structure of the tool blocks and the low-wear clamping method, which is why a replacement of worn tools, which would necessarily result in machine downtime, has become unnecessary . The relatively long changeover times that are customary in conventional forming machines have the production of small series designed to be costly. In addition to these production-related advantages, the working conditions in connection with the tool room are also improved, since a tool block change can be carried out without great effort. Due to the small amount of time required for a tool block change, there is also enough space, for example, to be able to check and, if necessary, replace other units of the forming machine.
Claims (9)
die Stempelwerkzeuge (13) in einem nach Art eines Wechselmagazins ausgebildeten Stempelwerkzeug-Kassettenblock (14) einsatzbereit zusammengesetzt gelagert sind, der mit einer quer zu den Stempel-Längsmittelachsen liegenden Spannfläche (29) an der Gegenfläche einer am Preßschlitten (22) angebrachten Stempel-Verspanneinrichtung (30) und gleichzeitig an der Preßschlittenfront durch zu den jeweiligen Stempel-Längsachsen fluchtende Kopplungs-Spannelemente (35) spielfrei und in Hubrichtung kraftschlüssig festspannbar ist und daß
die Matritzenwerkzeuge (1) in einem ebenfalls nach Art eines Wechselmagazins ausgebildeten Matritzenwerkzeug-Kassettenblock (5), matrizenhinterseitig an einer Adapter platte (4) abgestützt durch in Hubrichtung wirkende Spannelemente (9) einsatzbereit fest eingespannt sind, und diese Adapterplatte über eine bezüglich der Matrizen-Längsmittelachsen querverlaufende Aufspannfläche (31) an einer am Maschinenkörper (25) befestigten Spannplatte (7), durch in dieser Spannplatte vorgesehene Spannelemente (6b) ,festspannbar ist.1.Tool changing device of a multi-stage forming machine used for non-cutting forming of metal parts with a reciprocatingly driven press slide (22) and a stationary machine body (25) opposite this in the stroke direction, each with tool change holders (27, 28) provided on the press slide and the machine body front ), which on the press slide side carry an exchangeable set of stamping tools (13) and on the machine body side a correspondingly matching exchangeable set of die tools (1), characterized in that
the stamping tools (13) are mounted ready for use assembled in a stamping tool cassette block (14) designed in the manner of an interchangeable magazine, which has a clamping surface (29) lying transversely to the central longitudinal axes of the stamp on the counter surface of a stamp clamping device attached to the press slide (22) (30) and at the same time on the press slide front by coupling to the respective punch longitudinal axes coupling clamping elements (35) free of play and non-positively clamped in the stroke direction and that
the die tools (1) in a die tool cassette block (5) also designed in the manner of an interchangeable magazine, on the back of the die on an adapter plate (4) supported by clamping elements (9) acting in the lifting direction are firmly clamped ready for use, and this adapter plate via a clamping surface (31) transverse to the longitudinal center axes of the dies on a clamping plate (7) attached to the machine body (25), in this clamping plate provided clamping elements (6b), can be tightened.
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