EP1600224A1 - Machine with lifting mechanism for working a workpiece with a tool - Google Patents
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- EP1600224A1 EP1600224A1 EP04012522A EP04012522A EP1600224A1 EP 1600224 A1 EP1600224 A1 EP 1600224A1 EP 04012522 A EP04012522 A EP 04012522A EP 04012522 A EP04012522 A EP 04012522A EP 1600224 A1 EP1600224 A1 EP 1600224A1
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Definitions
- the invention relates to a machine for machining workpieces, with a machining tool and with a linear actuator, by means of which a workpiece through the machining tool can be acted upon and a spindle drive with at least a drive unit and with a force introduction element has, wherein the drive unit spindle drive elements in the form of a drive spindle and a seated thereon Spindle nut includes, which via a threaded engagement with each other are supported, one of which as close to the workpiece Spindle drive element and the other as workpiece remote spindle drive element is provided for and under the imposition of the Workpiece by the machining tool by means of a drive motor rotatable about a spindle drive axis relative to each other are, wherein the workpiece-near spindle drive element on the Force introduction element with a due to the application of the workpiece by the machining tool effective force acted upon and under the action of this force on the associated Workpiece remote spindle drive element via the threaded engagement is supported.
- Such a machine is disclosed in JP 04172133 A.
- the prior art relates to a punching machine with a motor Lifting drive for a punching tool.
- the lifting drive includes while a spindle drive with a single drive spindle and a seated on it and powered by a motor Spindle nut.
- the previously known Punching machine provided a rotary drive, by means of which the Punching tool about the lifting axis of the lifting drive rotatable is.
- a Linear actuator provided with a spindle drive the two coaxial Drive units with mutually associated spindle drive elements includes.
- the introduction of machining forces or of from these resulting reaction forces in the spindle drive takes place in the direction of the common spindle drive axis between the threaded engagements of the workpiece near and the workpiece remote spindle drive elements of the two drive units.
- the common force introduction element of the two drive units the spindle drive in the interest of a structural simplification the lifting drive unitary, in particular in one piece, formed with a power transmission element, the in turn, that of the common force application element in the drive units to be introduced force in the common Force introduction element transmits.
- the Erfindungsbauart according to claim 5 is characterized by a particularly compact design.
- Claim 8 relates to a particular for operational practice significant opportunity for the implementation of the invention concept.
- punching machines of the claims Art often apply high processing forces or equivalent Ablate reaction forces.
- a punching machine 1 has a C-shaped Machine frame 2 with an upper frame leg 3 and a lower frame legs 4.
- an electrical Lifting drive 5 trained as a punch 6 Machining tool provided.
- the punch 6 is at a Tool mounting 7 mounted.
- the lifting drive 5 is the tool bearing 7 in common with the punch 6 in the direction of a lifting axis 8 rectilinearly movable.
- the lifting drive 5 can also be used as a rotary drive if the mode of operation is modified be used and then serves for the rotational adjustment of the Punch 6 around the lifting axis 8 in the direction of a double arrow 9. Movements in the direction of the lifting axis 8 are of the Punch 6 at work strokes for punching processing of Workpieces and at the subsequent work strokes Back strokes executed. A rotation adjustment becomes a change the rotational position of the punch 6 with respect to the lifting axis. 8 performed.
- the punch 6 acts with a not shown Punching tool in the form of a punching die together.
- a not shown Punching tool in the form of a punching die together.
- These is integrated in a usual way in a workpiece table 10, in turn on the lower frame leg 4 of the punching machine 1 is stored.
- the required for workpiece machining Relative movements of the sheet opposite the punch 6 and the die are by means of a in a pharynx 11 of the machine frame 2 accommodated coordinate guide 12 of conventional design executed.
- the lifting drive 5 of the punching machine 1 a spindle drive 13 with drive units 14, 15 on.
- the drive unit 14 comprises a drive spindle 16 and a spindle nut mounted thereon 17, the drive unit 15, a drive spindle 18 and a seated on it spindle nut 19.
- the drive spindle 16 and the spindle nut 17 are via a threaded engagement 20, the Drive spindle 18 and the spindle nut 19 via a threaded engagement 21 interconnected.
- the two drive units 14, 15 are executed in opposite directions, but otherwise identical. In particular, both drive units 14, 15 to ball screws.
- For motor drive of the spindle drive 13 are electrical Drive motors 22, 23, in the example shown torque motors, intended.
- a stator 24 of the drive motor 22 and a Stator 25 of the drive motor 23 are connected to a drive housing 26 attached.
- a rotor 27 of the drive motor 22 is gearless connected to the spindle nut 17 of the drive unit 14. Accordingly, the spindle nut 19 of the drive unit 15 is on a rotor 28 of the drive motor 23 fixed. Also due to the mutual axial overlap of the spindle nuts 17, 19 on the one hand and the components of the drive motors 22, 23 on the other The result for the overall arrangement is a comparative one small volume of construction.
- the drive spindles 16, 18 of the drive units 14, 15 are designed as hollow spindles and a common force introduction element 29 to a one-piece unit with each other connected.
- the drive spindle 16 takes in its interior Plunger 30, which serves as a power transmission element.
- the plunger 30 At one axial end of the plunger 30 with the tool bearing 7 and over this provided with the punch 6.
- the plunger 30 On the drive housing 26, the plunger 30 in this area via a bearing bush 39 supported in the radial direction.
- the spindle nuts are used for punching workpiece machining 17, 19 of the drive units 14, 15 of the drive motors 22, 23 with opposite directions of rotation and with matching Speeds to coincide with the Hubachse 8 Spindle drive shaft 31 driven. Because of each other opposite directions of rotation and the matching Speeds of the spindle nuts 17, 19 are the one-piece interconnected drive spindles 16, 18 of none of the spindle nuts 17, 19 taken in the direction of rotation. The drive spindles 16, 18 and with them the tool storage 7 and the punch 6 change the rotational position with respect the Hubachse 8 and the spindle drive shaft 31 not.
- the spindle nuts 17, 19 For rotational adjustment of the punch 6 about the lifting axis 8 the spindle nuts 17, 19 with the same direction of rotation operated.
- the spindle nuts 17, 19 take the drive spindles 16, 18 and with these the punch 6 in Direction of rotation with. An axial displacement of the punch 6 not done.
- the rotational adjustment of the punch 6 is by means of Drive control 32 controlled.
- Parts of the drive controller 32 are detection devices 33, 34, 35 and an evaluation and Control unit 36.
- the detection device 33 are Angle of rotation and direction of rotation of the punch 6, by means of the detection device 34 rotation angle or speed and direction of rotation the spindle nut 17 and by means of the detection device 35 Rotation angle or speed and direction of rotation of the spindle nut 19 monitored.
- the evaluation and control unit 36 controls on the basis of the means of detection 33, 34, 35 obtained information the drive motors 22, 23rd
- a lifting drive 45 has a spindle drive 53 with drive units 54, 55 on.
- the drive unit 54 includes a drive spindle 56 and a spindle nut 57, the drive unit 55, a drive spindle 58 and a spindle nut 59.
- the drive spindles 56, 58 are as hollow spindles educated. Between the drive spindle 56 and the Spindle nut 57 is a threaded engagement 60, between the drive spindle 58 and the spindle nut 59 threaded engagement 61 provided.
- a power transmission element in the form of a plunger 70 is disposed inside the drive spindle 56. At his workpiece-side axial end he is with the tool storage 7 and the punch 6 provided. At the opposite axial end of the plunger 70 is integral with a in the radial direction to an outer collar extended force application element 69 provided. To the force introduction element 69 closes in the direction of the spindle drive shaft 31 an axial Approach 77.
- the drive spindle 56 sits without in the direction of the spindle drive axis 31 effective connection with the plunger 70 on this on. Accordingly, the drive spindle 58 is on the axial shoulder 77 of the plunger 70 is arranged. Effectively connected in the axial direction are the drive spindles 56, 58 exclusively with the Force introduction element 69. Fixing screws are used for this purpose 78, which the drive spindles 56, 58 on the force introduction element 69 fix effectively on all sides. In the transverse direction of the Spindle drive shaft 31 are the drive spindles 56, 58 respectively clearance on the plunger 70 and the axial projection 77 at.
- the drive spindles 56, 58 form tool-side spindle drive elements, the spindle nuts 57, 59 workpiece remote spindle drive elements the drive units 54, 55.
- the force introduction element 69 effects the lifting drive 45 of FIG. 3 only a uniform distribution from at the punch 6 in the direction of the lifting axis 8 and the spindle drive shaft 31 built forces on the drive units 54, 55.
- effective lateral forces are due to the backlash-free transverse support of the plunger 70th and the axial extension 77 via the plunger 70 in the drive spindle 56 and over the axial projection 77 in the drive spindle 58 removed.
- Fig. 4 shows a lifting drive 85, in the case of its drive spindles 96, 98 of drive units 94, 95 of a spindle drive 93 gearless with rotors 27, 28 of drive motors 22, 23rd are connected.
- the drive spindles 96, 98 form workpiece distant Spindle drive elements of the drive units 94, 95.
- As workpiece-near spindle drive elements of the drive units 94, 95th are spindle nuts 97, 99 are provided.
- These are at one Force introduction element 109 by means of fastening screws 118 attached and thereby with the force introduction element 109th connected force-transmitting.
- the force introduction element 109 is integral with a provided as a power transmission element Tappet 110 formed.
- the Tool storage 7 provided with the punch 6.
- thread interventions between the drive spindles 96, 98 and the respectively associated spindle nut 97, 98 are the reference numerals 100, 101 assigned. Incidentally, in Fig. 4, the same are the same Reference numerals as used in the previous figures.
- a lifting drive 125 comprises a spindle drive 133 with drive units 134, 135.
- Deviating from the conditions shown in FIG. 2 is in the case of Hubantriebes 125 of FIG. 5, a power transmission element in Form of a plunger 150 in the direction of the lifting axis 8 and der Spindle drive shaft 31 exclusively on the drive spindle 136th supported.
- To support the plunger 150 serves a to this attached outer collar 151, in the drive spindle 136 engages in the radial direction.
- a gap 160 indicated in FIG. 5 is provided between the Outer wall of the plunger 150 and the inner wall of the drive spindle 136.
- plunger 150 At its end remote from the punch 6 end of the plunger goes 150 in a force introduction element 149 via. This is opposite the plunger 150 extends radially and is located on the inner wall the transition region between the drive spindles 136, 138 transverse to the stroke direction 8 and the spindle drive axis 131 free of play. An axially effective connection between the force introduction element 149 and the drive spindles 136, 138 does not exist.
- plunger 150 and force introduction element 149 Due to the described storage of plunger 150 and force introduction element 149 causes the force introduction element 149th a uniform distribution of the punch 6 across the Hubachse 8 built-up forces, but not on the Punch 6 in the direction of the lifting axis 8 acting forces the drive units 134, 135. When removing the shear forces a bearing bush 159 of the plunger 150 acts as a "fulcrum".
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Bearbeiten von Werkstücken, mit einem Bearbeitungswerkzeug sowie mit einem Hubantrieb, mittels dessen ein Werkstück durch das Bearbeitungswerkzeug beaufschlagbar ist und der einen Spindeltrieb mit wenigstens einer Antriebseinheit sowie mit einem Krafteinleitungselement aufweist, wobei die Antriebseinheit Spindeltriebelemente in Form einer Antriebsspindel sowie einer darauf aufsitzenden Spindelmutter umfasst, die über einen Gewindeeingriff aneinander abgestützt sind, von denen das eine als werkstücknahes Spindeltriebelement und das andere als werkstückfernes Spindeltriebelement vorgesehen ist und die unter Beaufschlagung des Werkstücks durch das Bearbeitungswerkzeug mittels eines Antriebsmotors um eine Spindeltriebachse relativ zueinander drehbar sind, wobei das werkstücknahe Spindeltriebelement über das Krafteinleitungselement mit einer aufgrund der Beaufschlagung des Werkstücks durch das Bearbeitungswerkzeug wirksamen Kraft beaufschlagbar und unter der Wirkung dieser Kraft an dem zugeordneten werkstückfernen Spindeltriebelement über den Gewindeeingriff abgestützt ist.The invention relates to a machine for machining workpieces, with a machining tool and with a linear actuator, by means of which a workpiece through the machining tool can be acted upon and a spindle drive with at least a drive unit and with a force introduction element has, wherein the drive unit spindle drive elements in the form of a drive spindle and a seated thereon Spindle nut includes, which via a threaded engagement with each other are supported, one of which as close to the workpiece Spindle drive element and the other as workpiece remote spindle drive element is provided for and under the imposition of the Workpiece by the machining tool by means of a drive motor rotatable about a spindle drive axis relative to each other are, wherein the workpiece-near spindle drive element on the Force introduction element with a due to the application of the workpiece by the machining tool effective force acted upon and under the action of this force on the associated Workpiece remote spindle drive element via the threaded engagement is supported.
Eine derartige Maschine ist offenbart in JP 04172133 A. Der Stand der Technik betrifft eine Stanzmaschine mit einem motorischen Hubantrieb für ein Stanzwerkzeug. Der Hubantrieb umfasst dabei einen Spindeltrieb mit einer einzelnen Antriebsspindel sowie einer darauf aufsitzenden und motorisch angetriebenen Spindelmutter. Neben dem Hubantrieb ist an der vorbekannten Stanzmaschine ein Drehantrieb vorgesehen, mittels dessen das Stanzwerkzeug um die Hubachse des Hubantriebes dreheinstellbar ist.Such a machine is disclosed in JP 04172133 A. The The prior art relates to a punching machine with a motor Lifting drive for a punching tool. The lifting drive includes while a spindle drive with a single drive spindle and a seated on it and powered by a motor Spindle nut. In addition to the lifting drive is on the previously known Punching machine provided a rotary drive, by means of which the Punching tool about the lifting axis of the lifting drive rotatable is.
Die Einleitung auch hoher Bearbeitungskräfte bei optimaler Funktionsfähigkeit des Hubantriebes zu ermöglichen, hat sich die vorliegende Erfindung zum Ziel gesetzt. The introduction of high machining forces at optimal To enable the functioning of the lifting drive has become the present invention aims.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch die Maschine nach Patentanspruch 1. Demnach ist im Falle der Erfindung ein Hubantrieb mit einem Spindeltrieb vorgesehen, der zwei koaxiale Antriebseinheiten mit einander zugeordneten Spindeltriebelementen umfasst. Die Einleitung von Bearbeitungskräften bzw. von aus diesen resultierenden Reaktionskräften in den Spindeltrieb erfolgt in Richtung der gemeinsamen Spindeltriebachse gesehen zwischen den Gewindeeingriffen der werkstücknahen sowie der werkstückfernen Spindeltriebelemente der beiden Antriebseinheiten. Infolgedessen verteilen sich die von dem Spindeltrieb bei der Werkstückbearbeitung aufzunehmenden Kräfte gleichmäßig auf beide Antriebseinheiten. Dies ist insbesondere bei der Werkstückbearbeitung mit hohen Bearbeitungskräften von Vorteil. Bei einer ausgeprägt ungleichmäßigen Kraftverteilung auf die beiden Antriebseinheiten, wie sie sich beispielsweise bei Krafteinleitung an einem Ende einer gemeinsamen Antriebsspindel zweier Antriebseinheiten ergäbe, wären von den Antriebseinheiten betragsmäßig erheblich voneinander abweichende Lasten aufzunehmen. Eine einheitliche Bauweise der Antriebseinheiten wäre dann nur unter Inkaufnahme beträchtlicher Nachteile möglich. So ergäbe sich bei einheitlicher Bauweise der Antriebseinheiten aber signifikant uneinheitlicher Lastverteilung beispielsweise ein stark unterschiedliches Verschleißverhalten der beiden Antriebseinheiten. Die Lebensdauer der stärker belasteten bliebe beträchtlich hinter der Lebensdauer der weniger stark belasteten Antriebseinheit zurück. Voneinander verschieden wäre außerdem das Laufverhalten der beiden Antriebseinheiten. So träten an der stärker belasteten Antriebseinheit größere Bauteilverformungen als an der weniger stark belasteten Antriebseinheit auf, wodurch wiederum die Gleichförmigkeit der Rotationsbewegungen an beiden Antriebseinheiten beeinträchtigt würde.This object is achieved according to the invention by the machine according to claim 1. Accordingly, in the case of the invention a Linear actuator provided with a spindle drive, the two coaxial Drive units with mutually associated spindle drive elements includes. The introduction of machining forces or of from these resulting reaction forces in the spindle drive takes place in the direction of the common spindle drive axis between the threaded engagements of the workpiece near and the workpiece remote spindle drive elements of the two drive units. As a result, distributed from the spindle drive at the workpiece machining forces to be absorbed evenly both drive units. This is especially true for workpiece machining with high processing power advantage. at a pronounced uneven force distribution on the two Drive units, as they are, for example, when force at one end of a common drive spindle of two drive units would amount of the drive units to absorb significantly different loads. A uniform design of the drive units would then only possible at the expense of considerable disadvantages. So would but with a uniform design of the drive units significantly uneven load sharing, for example very different wear behavior of the two drive units. The life of the more heavily loaded would remain considerably behind the life of the less heavily loaded Drive unit back. Different from each other would be as well the running behavior of the two drive units. So would happen on the more heavily loaded drive unit larger component deformations than at the less heavily loaded drive unit on, which in turn causes the uniformity of the rotational movements would be affected on both drive units.
Besondere Ausführungsarten der Maschine nach Patentanspruch 1
ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 8.Particular embodiments of the machine according to claim 1
emerge from the
Ausweislich der Patentansprüche 2 und 3 dient in bevorzugter
Ausgestaltung der Erfindung das gemeinsame Krafteinleitungselement
zur Verteilung von in Richtung der Spindeltriebachse und/oder
von in Querrichtung der Spindeltriebachse wirksamen Kräften
auf die Antriebseinheiten der erfindungsgemäßen Maschine.Evidence of the
An der erfindungsgemäßen Maschine gemäß Patentanspruch 4 ist
das gemeinsame Krafteinleitungselement der beiden Antriebseinheiten
des Spindeltriebes im Interesse einer konstruktiven Vereinfachung
des Hubantriebes baueinheitlich, insbesondere einstückig,
mit einem Kraftübertragungselement ausgebildet, das
seinerseits die von dem gemeinsamen Krafteinleitungselement in
die Antriebseinheiten einzuleitende Kraft in das gemeinsame
Krafteinleitungselement überträgt.On the machine according to the invention according to
Die Erfindungsbauart nach Patentanspruch 5 zeichnet sich durch
eine besonders kompakte Bauweise aus. The Erfindungsbauart according to
Von besonderem Vorteil ist das erfindungsgemäße Konzept der
"mittigen" Krafteinleitung für erfindungsgemäße Maschinen der
in Patentanspruch 6 beschriebenen Art. Die gegenseitige Vorspannung
der Spindeltriebelemente der an derartigen Maschinen
vorgesehenen Antriebseinheiten ist einerseits für die Funktionsfähigkeit
der betreffenden Antriebseinheiten von großer Bedeutung.
So gestattet die aus der gegenseitigen Vorspannung der
Spindeltriebelemente resultierende Spielfreiheit des Gewindeeingriffs
zwischen den Spindeltriebelementen beispielsweise eine
äußerst exakte Hubsteuerung der Antriebseinheiten sowie eine
Drehrichtungsumsteuerung der relativ zueinander gedrehten Spindeltriebelemente
ohne damit verbundene Schwingungen. Gleichzeitig
reagieren derartige Antriebseinheiten aufgrund der Spielfreiheit
ihrer Spindeltriebelemente aber besonders empfindlich
auf die Einleitung übergroßer Lasten, da keine Möglichkeit zur
Aufnahme von an den Spindeltriebelementen auftretenden Verformungen
durch ein Spiel zwischen diesen Bauteilen besteht.Of particular advantage is the inventive concept of
"central" force application for machines according to the invention
in
Aus ähnlichen Gründen empfiehlt sich die Umsetzung des erfindungsgemäßen
Grundgedankens im Falle der Erfindungsbauart nach
Patentanspruch 7. An derartigen Maschinen sind die RelativDrehbewegungen
der Spindeltriebelemente der beiden Antriebseinheiten
einander entgegengerichtet. Bei einheitlicher Bauweise
der Antriebseinheiten aber uneinheitlicher Lastverteilung ergäben
sich an den beiden Antriebseinheiten uneinheitliche Lastverhältnisse,
woraus wiederum ein Verdrehen der Antriebseinheiten
relativ zueinander resultieren könnte. Die einheitliche,
"mittige" Krafteinleitung an erfindungsgemäßen Hubantrieben
wirkt derartigen Negativerscheinungen entgegen. Zur Erzeugung
der einander entgegengerichteten Drehbewegungen der beiderseitigen
Spindeltriebelemente ist in der Regel jeder der Antriebseinheiten
ein eigener Antriebsmotor zugeordnet. Bei Verwendung
eines entsprechenden Getriebes ist der Betrieb der Antriebseinheiten
aber auch mit einem einzigen, entsprechend leistungsstarken
Antriebsmotor möglich.For similar reasons, the implementation of the invention is recommended
Basic idea in the case of Erfindungsbauart after
Patentanspruch 8 betrifft eine für die betriebliche Praxis besonders bedeutsame Möglichkeit zur Umsetzung des Erfindungskonzeptes. So sind insbesondere an Stanzmaschinen der anspruchsgemäßen Art häufig hohe Bearbeitungskräfte aufzubringen bzw. entsprechende Reaktionskräfte abzutragen.Claim 8 relates to a particular for operational practice significant opportunity for the implementation of the invention concept. Thus, in particular punching machines of the claims Art often apply high processing forces or equivalent Ablate reaction forces.
Nachstehend wird die Erfindung anhand schematischer Darstellungen zu Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Stanzmaschine mit einer ersten Bauart eines elektrischen Hubantriebes für ein Stanzoberwerkzeug in der teilgeschnittenen Seitenansicht,
- Fig. 2
- den Hubantrieb gemäß Fig. 1 im Längsschnitt,
- Fig. 3
- eine zweite Bauart eines elektrischen Hubantriebes für ein Stanzoberwerkzeug einer Stanzmaschine im Längsschnitt,
- Fig. 4
- eine dritte Bauart eines elektrischen Hubantriebes für ein Stanzoberwerkzeug einer Stanzmaschine im Längsschnitt und
- Fig. 5
- eine vierte Bauart eines elektrischen Hubantriebes für ein Stanzoberwerkzeug einer Stanzmaschine im Längsschnitt.
- Fig. 1
- a punching machine with a first type of electric lifting drive for a punching top tool in the partially sectioned side view,
- Fig. 2
- the linear actuator of FIG. 1 in longitudinal section,
- Fig. 3
- a second type of electric lifting drive for a punching top tool of a punching machine in longitudinal section,
- Fig. 4
- a third type of electric lifting drive for a punching top tool of a punching machine in longitudinal section and
- Fig. 5
- a fourth type of electric lifting drive for a punching top tool of a punching machine in longitudinal section.
Ausweislich Fig. 1 besitzt eine Stanzmaschine 1 ein C-förmiges
Maschinengestell 2 mit einem oberen Gestellschenkel 3 und einem
unteren Gestellschenkel 4.As shown in FIG. 1, a punching machine 1 has a C-
An dem freien Ende des oberen Gestellschenkels 3 ist ein elektrischer
Hubantrieb 5 für ein als Stanzstempel 6 ausgebildetes
Bearbeitungswerkzeug vorgesehen. Der Stanzstempel 6 ist an einer
Werkzeuglagerung 7 montiert. Mittels des Hubantriebes 5 ist
die Werkzeuglagerung 7 gemeinschaftlich mit dem Stanzstempel 6
in Richtung einer Hubachse 8 geradlinig bewegbar. Der Hubantrieb
5 kann bei modifizierter Betriebsweise auch als Drehantrieb
verwendet werden und dient dann zur Dreheinstellung des
Stanzstempels 6 um die Hubachse 8 in Richtung eines Doppelpfeils
9. Bewegungen in Richtung der Hubachse 8 werden von dem
Stanzstempel 6 bei Arbeitshüben zur stanzenden Bearbeitung von
Werkstücken sowie bei sich an die Arbeitshübe anschließenden
Rückhüben ausgeführt. Eine Dreheinstellung wird zur Änderung
der Drehstellung des Stanzstempels 6 bezüglich der Hubachse 8
vorgenommen.At the free end of the upper frame leg 3 is an
Bei der Werkstückbearbeitung, im gezeigten Beispielsfall bei
der stanzenden Bearbeitung von nicht im Einzelnen dargestellten
Blechen, wirkt der Stanzstempel 6 mit einem nicht gezeigten
Stanzunterwerkzeug in Form einer Stanzmatrize zusammen. Diese
ist in gewohnter Weise in einen Werkstücktisch 10 integriert,
der seinerseits auf dem unteren Gestellschenkel 4 der Stanzmaschine
1 gelagert ist. Die bei der Werkstückbearbeitung erforderlichen
Relativbewegungen des betreffenden Bleches gegenüber
dem Stanzstempel 6 und der Stanzmatrize werden mittels einer in
einem Rachenraum 11 des Maschinengestells 2 untergebrachten Koordinatenführung
12 üblicher Bauart ausgeführt.In the workpiece processing, in the example shown at
the punching processing of not shown in detail
Sheet metal, the
Wie Fig. 2 im Detail entnommen werden kann, weist der Hubantrieb
5 der Stanzmaschine 1 einen Spindeltrieb 13 mit Antriebseinheiten
14, 15 auf. Die Antriebseinheit 14 umfasst eine Antriebsspindel
16 sowie eine darauf aufsitzende Spindelmutter
17, die Antriebseinheit 15 eine Antriebsspindel 18 sowie eine
darauf aufsitzende Spindelmutter 19. Die Antriebsspindel 16 und
die Spindelmutter 17 sind über einen Gewindeeingriff 20, die
Antriebsspindel 18 und die Spindelmutter 19 über einen Gewindeeingriff
21 miteinander verbunden. Die beiden Antriebseinheiten
14, 15 sind gegenläufig ausgeführt, ansonsten aber baugleich.
Insbesondere handelt es sich bei beiden Antriebseinheiten 14,
15 um Kugelgewindetriebe.As can be seen in Fig. 2 in detail, the lifting
Zum motorischen Antrieb des Spindeltriebes 13 sind elektrische
Antriebsmotoren 22, 23, im gezeigten Beispielsfall Torque-Motoren,
vorgesehen. Ein Stator 24 des Antriebsmotors 22 sowie ein
Stator 25 des Antriebsmotors 23 sind an einem Antriebsgehäuse
26 angebracht. Ein Rotor 27 des Antriebsmotors 22 ist getriebelos
mit der Spindelmutter 17 der Antriebseinheit 14 verbunden.
Entsprechend ist die Spindelmutter 19 der Antriebseinheit 15 an
einem Rotor 28 des Antriebsmotors 23 fixiert. Auch aufgrund der
gegenseitigen axialen Überdeckung der Spindelmuttern 17, 19 einerseits
und der Komponenten der Antriebsmotoren 22, 23 andererseits
ergibt sich für die Gesamtanordnung ein vergleichsweise
kleines Bauvolumen.For motor drive of the
Die Antriebsspindeln 16, 18 der Antriebseinheiten 14, 15 sind
als Hohlspindeln ausgebildet und über ein gemeinsames Krafteinleitungselement
29 zu einer einteiligen Baueinheit miteinander
verbunden. Die Antriebsspindel 16 nimmt in ihrem Innern einen
Stößel 30 auf, der als Kraftübertragungselement dient. An einem
axialen Ende ist der Stößel 30 mit der Werkzeuglagerung 7 und
über diese mit dem Stanzstempel 6 versehen. An dem Antriebsgehäuse
26 ist der Stößel 30 in diesem Bereich über eine Lagerbuchse
39 in radialer Richtung abgestützt.The drive spindles 16, 18 of the
Mit seinem gegenüberliegenden axialen Ende liegt der Stößel 30
an dem Krafteinleitungselement 29 an. Dabei ist der Stößel 30
an der betreffenden Stirnfläche mit dem Krafteinleitungselement
29 und an dem der genannten Stirnfläche unmittelbar benachbarten
Abschnitt seiner in Richtung einer Spindeltriebachse 31
verlaufenden Außenwand mit der Antriebsspindel 16 der Antriebseinheit
14 verbunden. Über die restliche axiale Länge der Antriebsspindel
16 besteht zwischen dieser und dem Stößel 30 keine
Verbindung. Vielmehr verbleibt in diesem Bereich zwischen
der Innenwand der Antriebsspindel 16 und der Außenwand des Stößels
30 ein in Fig. 2 andeutungsweise erkennbarer, im Querschnitt
ringförmiger Spalt 40.With its opposite axial end of the plunger 30th
on the
Zur stanzenden Werkstückbearbeitung werden die Spindelmuttern
17, 19 der Antriebseinheiten 14, 15 von den Antriebsmotoren 22,
23 mit einander entgegengesetzten Drehrichtungen und mit übereinstimmenden
Drehzahlen um die mit der Hubachse 8 zusammenfallende
Spindeltriebachse 31 angetrieben. Aufgrund der einander
entgegengesetzten Drehrichtungen und der miteinander übereinstimmenden
Drehzahlen der Spindelmuttern 17, 19 werden die einstückig
miteinander verbundenen Antriebsspindeln 16, 18 von
keiner der Spindelmuttern 17, 19 in Drehrichtung mitgenommen.
Die Antriebsspindeln 16, 18 und mit ihnen die Werkzeuglagerung
7 sowie das Stanzwerkzeug 6 verändern die Drehstellung bezüglich
der Hubachse 8 bzw. der Spindeltriebachse 31 nicht. Vielmehr
ergibt sich aufgrund der einander entgegengerichteten aber
gleichschnellen Drehbewegungen der Spindelmuttern 17, 19 ausschließlich
eine Verlagerung der Antriebsspindeln 16, 18 bzw.
der Werkzeuglagerung 7 und des Stanzstempels 6 in Richtung der
Hubachse 8. Aufgrund einer entsprechenden Wahl der Drehrichtungen
der Spindelmuttern 17, 19 senkt sich dabei der Stanzstempel
6 auf das zu bearbeitende Werkstück ab.The spindle nuts are used for punching
Beim Auflaufen des Stanzstempels 6 auf das zu bearbeitende
Werkstück und bei dem sich daran anschließenden Stanzvorgang
baut sich an dem Stanzstempel 6 eine Kraft auf, die jedenfalls
in Richtung der Hubachse 8 und der Spindeltriebachse 31 wirkt.
Denkbar ist darüber hinaus eine Kraftwirkung in Querrichtung
der Spindeltriebachse 31. Über den Stößel 30 werden sowohl an
dem Stanzstempel 6 in Richtung von Hubachse 8 und Spindeltriebachse
31 aufgebaute Kräfte als auch gegebenenfalls wirksame
Querkräfte in das Krafteinleitungselement 29 abgetragen, das
seinerseits zwischen den Gewindeeingriffen 20, 21 von Antriebsspindel
16 und Spindelmutter 17 einerseits sowie Antriebsspindel
18 und Spindelmutter 19 andererseits angeordnet ist. Bei
der Übertragung der an dem Stanzstempel 6 quer zu der Hubachse
8 und der Spindeltriebachse 31 aufgebauten Kräfte wirkt der
Stößel 30 nach Art eines zweiarmigen Hebels. Der "Drehpunkt"
dieses zweiarmigen Hebels wird durch die Lagerbuchse 39 definiert.
Werkzeugseitig besitzt der Stößel 30 einen verhältnismäßig
kurzen, zu dem Krafteinleitungselement 29 hin einen verhältnismäßig
langen Hebelarm. Dementsprechend resultieren
selbst aus großen Querkräften an dem Stanzstempel 6 verhältnismäßig
kleine Querkräfte an dem Krafteinleitungselement 29.When running the
Von dem Krafteinleitungselement 29 aus werden sämtliche in dieses
eingeleiteten Kräfte gleichmäßig auf beide Antriebseinheiten
14, 15 verteilt. Jede der Antriebseinheiten 14, 15 bzw. jeder
der Gewindeeingriffe 20, 21 hat folglich in etwa die Hälfte
der an dem Stanzstempel 6 aufgebauten Kräfte aufzunehmen. In
Richtung des Kraftflusses sind die Antriebsspindeln 16, 18 als
werkstücknahe Spindeltriebelemente, die Spindelmuttern 17, 19
als werkstückferne Spindeltriebelemente vorgesehen.From the
Im Anschluss an einen jeden Stanzhub ist von dem Stanzstempel 6
ein Rückhub auszuführen. Zu diesem Zweck werden die Spindelmuttern
17, 19 mittels einer Antriebssteuerung 32 in ihrer Drehrichtung
umgesteuert. Die Spindelmuttern 17, 19 laufen nun entgegen
ihrer Drehrichtung bei dem vorausgegangenen Stanzhub und
nach wie vor gegenläufig um. Dadurch werden die Antriebsspindeln
16, 18 sowie der mit diesen über den Stößel 30 verbundene
Stanzstempel 6 gegenüber dem Werkstück zurückgezogen. Subsequent to each punching stroke of the
Zur Dreheinstellung des Stanzstempels 6 um die Hubachse 8 werden
die Spindelmuttern 17, 19 mit übereinstimmender Drehrichtung
betrieben. Die Spindelmuttern 17, 19 nehmen dabei die Antriebsspindeln
16, 18 und mit diesen den Stanzstempel 6 in
Drehrichtung mit. Eine axiale Verlagerung des Stanzstempels 6
erfolgt nicht.For rotational adjustment of the
Auch die Dreheinstellung des Stanzstempels 6 wird mittels der
Antriebssteuerung 32 gesteuert. Teile der Antriebssteuerung 32
sind Erfassungseinrichtungen 33, 34, 35 sowie eine Auswerte-und
Steuereinheit 36. Mittels der Erfassungseinrichtung 33 werden
Drehwinkel und Drehrichtung des Stanzstempels 6, mittels
der Erfassungseinrichtung 34 Drehwinkel bzw. Drehzahl und Drehrichtung
der Spindelmutter 17 und mittels der Erfassungseinrichtung
35 Drehwinkel bzw. Drehzahl und Drehrichtung der Spindelmutter
19 überwacht. Die Auswerte- und Steuereinheit 36
steuert auf der Grundlage der mittels der Erfassungseinrichtungen
33, 34, 35 gewonnenen Informationen die Antriebsmotoren 22,
23.The rotational adjustment of the
Auch denkbar ist die Überlagerung einer axialen sowie einer
Drehbewegung der Antriebsspindeln 16, 18 bzw. des Stanzstempels
6. Zu diesem Zweck sind die Spindelmuttern 17, 19 in einander
entgegengesetzten Drehrichtungen sowie mit voneinander
verschiedenen Drehzahlen anzutreiben. Also conceivable is the superposition of an axial and a
Rotary movement of the
Ein Hubantrieb 45, wie ihn Fig. 3 zeigt, weist einen Spindeltrieb
53 mit Antriebseinheiten 54, 55 auf. Die Antriebseinheit
54 umfasst eine Antriebsspindel 56 sowie eine Spindelmutter 57,
die Antriebseinheit 55 eine Antriebsspindel 58 sowie eine Spindelmutter
59. Auch die Antriebsspindeln 56, 58 sind als Hohlspindeln
ausgebildet. Zwischen der Antriebsspindel 56 und der
Spindelmutter 57 ist ein Gewindeeingriff 60, zwischen der Antriebsspindel
58 und der Spindelmutter 59 ein Gewindeeingriff
61 vorgesehen. Ein Kraftübertragungselement in Form eines Stößels
70 ist im Innern der Antriebsspindel 56 angeordnet. An
seinem werkstückseitigen axialen Ende ist er mit der Werkzeuglagerung
7 und dem Stanzstempel 6 versehen. An dem gegenüberliegenden
axialen Ende ist der Stößel 70 einstückig mit einem
in radialer Richtung zu einem Außenbund erweiterten Krafteinleitungselement
69 versehen. An das Krafteinleitungselement 69
schließt sich in Richtung der Spindeltriebachse 31 ein axialer
Ansatz 77 an.A lifting
Die Antriebsspindel 56 sitzt ohne in Richtung der Spindeltriebachse
31 wirksame Verbindung mit dem Stößel 70 auf diesem auf.
Entsprechend ist die Antriebsspindel 58 auf dem axialen Ansatz
77 des Stößels 70 angeordnet. In axialer Richtung wirksam verbunden
sind die Antriebsspindeln 56, 58 ausschließlich mit dem
Krafteinleitungselement 69. Hierzu dienen Befestigungsschrauben
78, welche die Antriebsspindeln 56, 58 an dem Krafteinleitungselement
69 allseitig wirksam fixieren. In Querrichtung der
Spindeltriebachse 31 liegen die Antriebsspindeln 56, 58 jeweils
spielfrei an dem Stößel 70 bzw. dem axialen Ansatz 77 an.The
Die Antriebsspindeln 56, 58 bilden werkzeugseitige Spindeltriebelemente,
die Spindelmuttern 57, 59 werkstückferne Spindeltriebelemente
der Antriebseinheiten 54, 55. Abgesehen von
den beschriebenen Abweichungen stimmt der Hubantrieb 45 gemäß
Fig. 3 mit dem Hubantrieb 5 nach Fig. 2 konstruktiv überein.
Für einander entsprechende Bauteile werden in den Fign. 2 und 3
die gleichen Bezugszeichen verwendet. Abweichend von den Verhältnissen
gemäß Fig. 2 bewirkt das Krafteinleitungselement 69
des Hubantriebes 45 nach Fig. 3 nur eine gleichmäßige Verteilung
von an dem Stanzstempel 6 in Richtung der Hubachse 8 bzw.
der Spindeltriebachse 31 aufgebauten Kräften auf die Antriebseinheiten
54, 55. An dem Stanzstempel 6 wirksame Querkräfte
werden aufgrund der spielfreien Querabstützung des Stößels 70
und des axialen Ansatzes 77 über den Stößel 70 in die Antriebsspindel
56 und über den axialen Ansatz 77 in die Antriebsspindel
58 abgetragen.The drive spindles 56, 58 form tool-side spindle drive elements,
the
Fig. 4 zeigt einen Hubantrieb 85, im Falle dessen Antriebsspindeln
96, 98 von Antriebseinheiten 94, 95 eines Spindeltriebes
93 getriebelos mit Rotoren 27, 28 von Antriebsmotoren 22, 23
verbunden sind. Die Antriebsspindeln 96, 98 bilden werkstückferne
Spindeltriebelemente der Antriebseinheiten 94, 95. Als
werkstücknahe Spindeltriebelemente der Antriebseinheiten 94, 95
sind Spindelmuttern 97, 99 vorgesehen. Diese sind an einem
Krafteinleitungselement 109 mittels Befestigungsschrauben 118
angebracht und dadurch mit dem Krafteinleitungselement 109
kraftübertragend verbunden. Das Krafteinleitungselement 109 ist
einstückig mit einem als Kraftübertragungselement vorgesehenen
Stößel 110 ausgebildet. Auf diesem sitzt die Antriebsspindel 96
lose, d.h. ohne Erzeugung eines Kraft- oder eines Formschlusses
in Richtung der Hubachse 8 bzw. der Spindelachse 31 sowie mit
in Fig. 4 angedeutetem Spiel in Querrichtung von Hubachse 8 und
Spindeltriebachse 31 auf. Einem Spalt zwischen dem Stößel 110
und der Antriebsspindel 96 ist das Bezugszeichen 120 zugeordnet.Fig. 4 shows a lifting
An dem werkstückseitigen axialen Ende des Stößels 110 ist die
Werkzeuglagerung 7 mit dem Stanzstempel 6 vorgesehen. Gewindeeingriffen
zwischen den Antriebsspindeln 96, 98 und der jeweils
zugeordneten Spindelmutter 97, 98 sind die Bezugszeichen 100,
101 zugeordnet. Auch in Fig. 4 werden im Übrigen die gleichen
Bezugszeichen wie in den vorausgegangenen Figuren verwendet.At the workpiece-side axial end of the
Über das Krafteinleitungselement 109 auf die Antriebseinheiten
94, 95 verteilt werden an dem Stanzstempel 6 in axialer Richtung
sowie in Querrichtung aufgebaute Kräfte. Beim Abtragen der
Querkräfte wirkt eine Lagerbuchse 119 als "Drehpunkt" für den
einen zweiarmigen Hebel ausbildenden Stößel 110. About the
Ausweislich Fig. 5 umfasst ein Hubantrieb 125 einen Spindeltrieb
133 mit Antriebseinheiten 134, 135.As shown in FIG. 5, a lifting
In seinem konstruktiven Aufbau stimmt der Hubantrieb 125 gemäß
Fig. 5 weitgehend mit dem Hubantrieb 5 nach Fig. 2 überein. Als
Hohlspindeln ausgebildete Antriebsspindeln 136, 138 lagern
Spindelmuttern 137, 139 über Gewindeeingriffe 140, 141. Die Antriebsspindeln
136, 138 bilden werkstücknahe, die Spindelmuttern
137, 139 werkstückferne Spindeltriebelemente der Antriebseinheiten
134, 135. Auch in Fig. 5 werden - soweit möglich -
die gleichen Bezugszeichen wie in den vorausgehenden Abbildungen
verwendet.In its structural design of the lifting
Abweichend von den Verhältnissen gemäß Fig. 2 ist im Falle des
Hubantriebes 125 nach Fig. 5 ein Kraftübertragungselement in
Form eines Stößels 150 in Richtung der Hubachse 8 bzw. der
Spindeltriebachse 31 ausschließlich an der Antriebsspindel 136
abgestützt. Zur Abstützung des Stößels 150 dient dabei ein an
diesem angebrachter Außenbund 151, der in die Antriebsspindel
136 in radialer Richtung eingreift. Im Übrigen ist zwischen der
Außenwand des Stößels 150 und der Innenwand der Antriebsspindel
136 ein in Fig. 5 angedeuteter Spalt 160 vorgesehen.Deviating from the conditions shown in FIG. 2 is in the case of
An seinem von dem Stanzstempel 6 abliegenden Ende geht der Stößel
150 in ein Krafteinleitungselement 149 über. Dieses ist gegenüber
dem Stößel 150 radial erweitert und liegt an der Innenwand
des Übergangsbereiches zwischen den Antriebsspindeln 136,
138 quer zu der Hubrichtung 8 und der Spindeltriebachse 131
spielfrei an. Eine in axialer Richtung wirksame Verbindung zwischen
dem Krafteinleitungselement 149 und den Antriebsspindeln
136, 138 besteht nicht.At its end remote from the
Aufgrund der beschriebenen Lagerung von Stößel 150 und Krafteinleitungselement
149 bewirkt das Krafteinleitungselement 149
eine gleichmäßige Verteilung von an dem Stanzstempel 6 quer zu
der Hubachse 8 aufgebauten Kräften, nicht aber von an dem
Stanzstempel 6 in Richtung der Hubachse 8 wirkenden Kräften auf
die Antriebseinheiten 134, 135. Beim Abtragen der Querkräfte
wirkt eine Lagerbuchse 159 des Stößels 150 als "Drehpunkt".Due to the described storage of
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