EP1603693A1 - Punching and stamping machine - Google Patents

Punching and stamping machine

Info

Publication number
EP1603693A1
EP1603693A1 EP03706197A EP03706197A EP1603693A1 EP 1603693 A1 EP1603693 A1 EP 1603693A1 EP 03706197 A EP03706197 A EP 03706197A EP 03706197 A EP03706197 A EP 03706197A EP 1603693 A1 EP1603693 A1 EP 1603693A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece
drive shaft
piston pump
hydraulic
punching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP03706197A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Geser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ernst Grob AG
Original Assignee
Ernst Grob AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ernst Grob AG filed Critical Ernst Grob AG
Publication of EP1603693A1 publication Critical patent/EP1603693A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/24—Perforating, i.e. punching holes
    • B21D28/30—Perforating, i.e. punching holes in annular parts, e.g. rims

Definitions

  • the present invention relates to a punching and embossing machine according to the preamble of claim 1.
  • Punching machines and / or embossing machines * have long been known in various designs.
  • the main tool of these machines is a punch, which is brought into contact with the workpiece, which is usually placed on or against a die, under high pressure (for embossing machines) or for punching (for punching machines).
  • a punching When punching, the material in the shape of the stamp or. the die is removed from the workpiece, during embossing a plastic deformation of the material in question is achieved in the workpiece.
  • the forces to be applied with the stamp must be very large in order to achieve plastic deformation or separation of the material.
  • the forces are now conventionally transmitted to the punch either mechanically via an eccentric shaft or hydraulically.
  • the conventional mechanical machines generally have very large dimensions, since the force has to be built up and transmitted directly at the location of the stamp, and are suitable for processing large individual parts.
  • the hydraulic machines ' since the pressure is built up separately from the stamp, can also be constructed smaller and are also suitable for processing smaller parts.
  • EP 1 074 320 A mechanical embossing and punching machine is now known from EP 1 074 320, which is particularly suitable in particular for the machining of cylindrical hollow bodies.
  • the disadvantage of this device is that due to the mechanical structure, the punchings are practically only perpendicular to the axis of the
  • the object of the present invention was now to punch or. To find embossing device, which with respect to the radial position positively coupled punchings, respectively. Embossing in an adjustable angular position of the punching or. Embossing axis with respect to the workpiece axis allowed with high accuracy and high working speed.
  • this object is achieved by a device having the features of claim 1.
  • a hydraulic cylinder which is controlled by a piston pump, which is connected to the drive axis of the tool drive by mechanical means, the flexibility of the hydraulically operated plunger is combined with the coupling of the tool drive.
  • Such a device is particularly suitable for making openings which are inclined with respect to the axis. Embossing of cylindrical hollow bodies, such as those used for automatic transmissions in the automotive industry.
  • the object is further preferably achieved by a device having the features according to claims 2 to 10.
  • the cylinder for driving the stamp can preferably either be in a fixed angular position relative to
  • Workpiece axis can be arranged.
  • the cylinder can also with respect to this angular position, i.e. in particular in relation to the direction of the punching tool, so that it can be set up quickly for different workpieces. This enables high precision to be achieved both at high working speeds and in large quantities.
  • the preferred use of numerically controlled drives also allows the two to be synchronized Drive shafts of both the workpiece.
  • the workpiece holder and the piston pump numerically controlled The device can thus be set up and operated easily and flexibly for a wide variety of workpiece designs.
  • a great advantage of the device according to the invention is thus that, at high working speeds, precise punchings or.
  • Fig. 1 shows the longitudinal section through a punching or constructed according to the invention. Stamping device
  • Figure 2 shows the hydraulic diagram of a punching or. Embossing device according to FIG. 1.
  • 1 shows the longitudinal section through the working area of a punching and embossing device according to the invention.
  • the device has a corresponding to the structure of a known mechanical punching and embossing machine
  • the drive shaft 1 which gives the workpiece 2 a rotating partial movement.
  • the head 3 of this drive shaft 1 is for gripping or. Grasp the workpiece 2 and can also move it vertically.
  • the workpiece 2 is typically a cylindrical hollow body which, for example, can have an internal and external profile and on which an opening 4, for example a cylindrical hole, is to be created radially to the center at an angle ⁇ with respect to the longitudinal axis of the workpiece 2 ,
  • This opening 4 is now created with the aid of a stamp 5, which acts on the workpiece 2 at this angle with respect to the longitudinal axis of the workpiece 2.
  • the workpiece 2 is pressed by the head 3 of the drive shaft 1 against a die 6 in the corresponding position. held, as shown by position 2 'in Figure 1.
  • the device can also emboss the workpiece 2 in the same way.
  • This functionality of machining the workpiece essentially corresponds to the principle of the kinematics of known mechanical punching machines, in particular for hollow cylindrical workpieces.
  • these known machines can only punch in the direction of the mechanically operated punch, which is predetermined by the drive axis of the punch, which is usually arranged parallel to the drive shaft 1 of the workpiece 2.
  • a hydraulic cylinder 7 for driving the plunger 5 the latter can now advantageously be arranged in practically any desired angular position with respect to the drive shaft 1, such as, for example, being oriented at an angle ⁇ to the drive shaft 1.
  • the hydraulic cylinder 7 is driven via a hydraulic piston pump 8, which is connected eccentrically to a second drive shaft 10, for example, via a connecting rod 9.
  • both the hydraulic cylinder 7 and the hydraulic piston pump 8 are equipped with double-acting pistons, so that both the feed movement for punching or. Embossing as well as the return movement of the stamp can be carried out in a controlled manner.
  • the hydraulic cylinder 7 can now, as shown in FIG. 1, be fixedly connected to the slide 11 of the die 6, or else be connected to the slide 11 in an adjustable manner at a practically arbitrary angle ⁇ by mechanical adjusting devices.
  • the hydraulic piston pump 8 is advantageously formed directly in the carriage 11 or. associated with it.
  • the carriage 11 can now perpendicular to the axis of the drive shaft 1 or. be resettable. This movement can, for example, be designed in accordance with the solution according to EP 1 074 320 and can also take place via the drive shaft 10.
  • a lifting movement in the axial direction thereof can be given to the workpiece 2' in addition to the above-described actuating movement.
  • This lifting movement is preferably carried out synchronized with the workpiece drive 1 and the piston pump drive 10, for example via a numerically controlled control.
  • the hydraulic connection between piston pump 8 and cylinder 7 is shown schematically in FIG.
  • the line 12 is fed, for example, via a pressure container 14 in which there is hydraulic fluid 15 which is acted upon by a pneumatic pressure via the line 16.
  • a maximum pneumatic pressure of 5 bar is used.
  • the reservoir advantageously has a device for monitoring the level of the hydraulic fluid 15 and preferably means for switching off the machine Falling below a certain minimum level. Hydraulic oil, for example, is used as the hydraulic fluid.
  • the reservoir 14 is advantageously connected to the line 12 via a check valve 17.
  • the two lines 12 and 13 are further advantageously connected to one another via a short-circuit valve 18.
  • This short-circuit valve enables the filling quantities of the hydraulic fluid in the two lines 12 and 13 to be compensated.
  • Both lines 12 and 13 also advantageously each have at least one vent valve 19 and. 20 on so that the lines 12 respectively. 13 and the corresponding spaces of the cylinder 7 and the piston pump 8 can be completely filled with hydraulic fluid, respectively. any air in the lines via these vent valves 19 or. 20 can be drained from the system.
  • a cylinder 7 and a piston pump 8, each with a diameter of 50 mm, can be used to achieve a punching force of 40 kN, for example, the piston pump being operated with a piston stroke of approximately 25 mm.
  • the two drive shafts 1 and 10 can, for example, be mechanically coupled to one another via a transmission. This ensures reliable and accurate synchronization.
  • both drive shafts 1 and 1 can also be particularly advantageous.
  • 10 can be provided with its own drive, for example an electric motor (not shown in the figures). These motors can now have an electrical resp. electronic control (electronic gear), preferably with the help of NC technology, to be coupled with each other, and thus an exact adherence to the division resp. Guarantee the position of the punch on the workpiece. Such synchronization is not possible using known hydraulic devices.
  • die ⁇ and punch 5 can also be carried out in reverse, i.e. that the punching tool 5 can carry out the punching movement from the inside of the workpiece 2, if the available space permits.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)
  • Punching Or Piercing (AREA)

Abstract

The invention relates to a punching and/or stamping device comprising a preferably axially displaceable drive shaft (1) for a workpiece holder (3) which grips the workpiece (2) to be machined. Said device also comprises a hydraulic cylinder (7) which actuates the die (5), displacing it towards a die plate (6) at an adjusted or adjustable angle < in relation to the drive shaft (1) or the workpiece axis. The cylinder (7) is hydraulically actuated by means of a piston pump (8) which is connected to another drive shaft (10) by means of a connecting rod (9). The two drive shafts (1,10) are preferably respectively connected to an independent drive and are coupled together in a synchronised manner by numeric control. Preferably, the die plate (6) moves back or forth in relation to the workpiece holder (3) in a linearly guided carriage (11), the carriage being preferably connected to the drive shaft (10) of the piston pump (8) by means of cam actuation.

Description

Stanz- und PrägemaschinePunching and embossing machine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stanz- und Prägemaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to a punching and embossing machine according to the preamble of claim 1.
Stanzmaschinen und/oder Prägemaschinen sind* in verschiedensten Ausführungen seit langem bekannt. Das Hauptwerkzeug dieser Maschinen ist ein Stempel, welcher gegen das in der Regel auf einer Matrize aufliegende oder dagegen anliegende Werkstück unter hohem Druck in Anschlag (bei Prägemaschinen) oder zum Durchschlag (bei Stanzmaschinen) gebracht wird.Punching machines and / or embossing machines * have long been known in various designs. The main tool of these machines is a punch, which is brought into contact with the workpiece, which is usually placed on or against a die, under high pressure (for embossing machines) or for punching (for punching machines).
Im ersten Fall wird von Prägung gesprochen, im zweiten Fall von einer Stanzung. Bei der Stanzung wird das Material in der Form des Stempels resp. der Matrize aus dem Werkstück entfernt, bei der Prägung wird eine plastische Verformung des betreffenden Materials im Werkstück erzielt. Es gibt dazwischen auch Mischformen, bei welchem beispielsweise bügelartige Bereiche aus einer ursprünglich geschlossenen Werkstückoberfläche gebildet werden sollen. Dabei wird der betreffende Bereich durch den Stempel zum Teil aus dem Werkstück ausgestanzt, verbleibt aber über Brücken dennoch mit dem Werkstück verbunden.In the first case one speaks of embossing, in the second case a punching. When punching, the material in the shape of the stamp or. the die is removed from the workpiece, during embossing a plastic deformation of the material in question is achieved in the workpiece. There are also mixed forms in between, in which, for example, bow-like regions are to be formed from an originally closed workpiece surface. The area in question is partially punched out of the workpiece by the stamp, but nevertheless remains connected to the workpiece by bridges.
Wenn als Werkstücke derartiger Maschinen vornehmlich Metalle bearbeitet werden, bedingt dies, dass die mit dem Stempel aufzubringenden Kräfte sehr gross sein müssen, um plastische Verformung oder Trennung des Materials zu erreichen. Die Kräfte werden nun herkömmlicherweise entweder mechanisch über eine Exzenterwelle oder hydraulisch auf den Stempel übertragen. Die herkömmlichen mechanischen Maschinen weisen in der Regel sehr grosse Abmessungen auf, da die Kraft unmittelbar am Ort des Stempels aufgebaut und übertragen werden muss, und eignen sich für die Bearbeitung von grossen Einzelteilen. Die hydraulischen Maschinen' können, da der Druckaufbau getrennt vom Stempel erfolgt, auch kleiner aufgebaut sein und eignen sich auch für die Bearbeitung von kleineren Teilen.If mainly metals are machined as workpieces of such machines, this means that the forces to be applied with the stamp must be very large in order to achieve plastic deformation or separation of the material. The forces are now conventionally transmitted to the punch either mechanically via an eccentric shaft or hydraulically. The conventional mechanical machines generally have very large dimensions, since the force has to be built up and transmitted directly at the location of the stamp, and are suitable for processing large individual parts. The hydraulic machines ' , since the pressure is built up separately from the stamp, can also be constructed smaller and are also suitable for processing smaller parts.
Gerade bei der Bearbeitung von zylindrischen Hohlkörpern treten nun Probleme einerseits aufgrund der teilweise sehr kleinen Abmessungen der Werkstücke auf und andererseits bei der Positionierung des Stempels und Matrize auf. Dies insbesondere, wenn das zylindrische Werkstück entlang seines Umfanges an bestimmten, häufig in regelmässigem Abstand befindlichen Stellen bearbeitet werden soll.Especially when machining cylindrical hollow bodies problems arise on the one hand due to the sometimes very small dimensions of the workpieces and on the other hand when positioning the punch and die. This is particularly the case if the cylindrical workpiece is to be machined along its circumference at certain locations which are frequently at regular intervals.
Herkömmliche mechanische Maschinen, welche für die Bearbeitung der Werkstücke von Innen nach Aussen konzipiert sind, können wegen der grossen Hubbewegungen des Stempels für kleine Werkstücke nicht eingesetzt werden, da diese Bewegungen im beschränkten Innenbereich des Werkstückes ausgeführt werden müssen. Dasselbe Problem tritt bei Maschinen für die Bearbeitung der Werkstücke von Aussen nach Innen auf, da dort die Matrize im Innenbereich des Werkstückes die notwendige Hubbewegung nicht ausführen kann. Normalerweise werden deshalb für diesen Anwendungsbereich hydraulische Maschinen eingesetzt. Dabei werden der kurzhubige Stempel und die Matrize zwar auf einer gemeinsamen Führung, aber nicht miteinander zwangsgekoppelt geführt. Dies schränkt unter anderem die maximaleConventional mechanical machines, which are designed for machining the workpieces from the inside to the outside, cannot be used for small workpieces because of the large stroke movements of the punch, since these movements have to be carried out in the restricted interior of the workpiece. The same problem occurs with machines for machining the workpieces from the outside to the inside, since there the die in the interior of the workpiece cannot carry out the necessary lifting movement. This is why hydraulic machines are normally used for this application. The short-stroke punch and the die are guided on a common guide, but not positively coupled to one another. Among other things, this limits the maximum
Arbeitsgeschwindigkeit ein, was sich insbesondere bei Werkstücken auswirkt, bei welchen ein grosse Anzahl von Stanz- oder Prägevorgänge entlang ihrem Umfang durchzuführen sind.Working speed, which has an effect in particular on workpieces in which a large number of punching or embossing processes are to be carried out along their circumference.
Aus der EP 1 074 320 ist nun eine mechanische Präge- und Stanzmaschine bekannt, welche insbesondere für die Bearbeitung von zylindrischen Hohlkörpern besonders geeignet ist. Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht nun darin, dass aufgrund des mechanischen Aufbaues damit die Stanzungen praktisch nur senkrecht zur Achse desA mechanical embossing and punching machine is now known from EP 1 074 320, which is particularly suitable in particular for the machining of cylindrical hollow bodies. The disadvantage of this device is that due to the mechanical structure, the punchings are practically only perpendicular to the axis of the
Werkstückes resp. zur Achse des Antriebes der Stanzmaschine ausgeführt werden können. Wenn nun die Stanzungen in einem praktisch beliebigen Winkel zur Achse des Werkstückes ausgeführt werden müssen, kann eine solche Maschine nicht eingesetzt werden.Workpiece or can be executed to the axis of the drive of the punching machine. Such a machine cannot be used if the punchings have to be made at a practically arbitrary angle to the axis of the workpiece.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand nun darin, eine Stanz- resp. Prägevorrichtung zu finden, welche in Bezug auf die radiale Position zwangsgekoppelte Stanzungen resp. Prägungen in einstellbarer Winkellage der Stanz- resp. Prägeachse in Bezug auf die Werkstückachse mit hoher Genauigkeit und hoher Arbeitsgeschwindigkeit erlaubt.The object of the present invention was now to punch or. To find embossing device, which with respect to the radial position positively coupled punchings, respectively. Embossing in an adjustable angular position of the punching or. Embossing axis with respect to the workpiece axis allowed with high accuracy and high working speed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Durch den Einsatz eines hydraulischen Zylinders, welcher über eine Kolbenpumpe angesteuert wird, der mittels mechanischer Mittel mit der Antriebsachse des Werkzeugantriebes verbunden ist, wird die Flexibilität des hydraulisch betätigten Stempels mit der Koppelung des Werkzeugantriebes kombiniert. Damit kann einerseits eine praktisch beliebige Wirkrichtung des Stempels in Bezug auf das Werkstück erreicht resp. eingestellt werden und andererseits kann eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit bei hoher Präzision erzielt werden.According to the invention, this object is achieved by a device having the features of claim 1. By using a hydraulic cylinder, which is controlled by a piston pump, which is connected to the drive axis of the tool drive by mechanical means, the flexibility of the hydraulically operated plunger is combined with the coupling of the tool drive. On the one hand, this means that a practically arbitrary direction of action of the punch with respect to the workpiece can be achieved or. can be set and on the other hand a high working speed with high precision can be achieved.
Eine solche Vorrichtung eignet sich insbesondere für das Anbringen von in Bezug auf die Achse schräg verlaufenden Öffnungen resp. Prägungen von zylindrischen Hohlkörpern, wie sie beispielsweise für automatische Getriebe in der Automobilindustrie verwendet werden.Such a device is particularly suitable for making openings which are inclined with respect to the axis. Embossing of cylindrical hollow bodies, such as those used for automatic transmissions in the automotive industry.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäss weiter vorzugsweise durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäss Ansprüchen 2 bis 10 gelöst.According to the invention, the object is further preferably achieved by a device having the features according to claims 2 to 10.
Der Zylinder für den Antrieb des Stempels kann vorzugsweise entweder in einer festen Winkelposition relativ zurThe cylinder for driving the stamp can preferably either be in a fixed angular position relative to
Werkstückachse angeordnet sein. Der Zylinder kann aber auch bezüglich dieser Winkelposition, d.h. insbesondere in Bezug auf die Richtung des Stanzwerkzeuges, einstellbar ausgebildet sein, um schnell für unterschiedliche Werkstücke eingerichtet werden zu können. Damit kann eine hohe Präzision sowohl bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten wie auch bei grossen Stückzahlen erzielt werden.Workpiece axis can be arranged. The cylinder can also with respect to this angular position, i.e. in particular in relation to the direction of the punching tool, so that it can be set up quickly for different workpieces. This enables high precision to be achieved both at high working speeds and in large quantities.
Durch den bevorzugten Einsatz von numerisch gesteuerten Antrieben lässt sich auch die Synchronisation der beiden Antriebswellen sowohl des Werkstückes resp. des Werkstückhalters sowie der Kolbenpumpe numerisch gesteuert einstellen. Damit kann die Vorrichtung einfach und flexibel für unterschiedlichste Werkstückausführungen eingerichtet und betrieben werden.The preferred use of numerically controlled drives also allows the two to be synchronized Drive shafts of both the workpiece. the workpiece holder and the piston pump numerically controlled. The device can thus be set up and operated easily and flexibly for a wide variety of workpiece designs.
Ein grosser Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung besteht somit darin, bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit präzise Stanzungen resp. Prägungen in praktisch beliebigen Winkellagen zur Werkstückachse zu erzeugen. Durch die bevorzugt Kurvenscheiben betätigte Wirkverbindung der Matrize mit der Antriebswelle der Kolbenpumpe, welche vorzugsweise über einen linear geführten Schlitten erfolgt, wird eine exakte Koppelung der Bewegungen von Matrize und Stempel erzielt, welche zudem vorteilhaft mit der Bewegung der Antriebswelle des Werkstückhalters numerisch gesteuert synchronisiert werden kann. Damit kann eine gleichbleibend hohe Präzision auch bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten garantiert werden.A great advantage of the device according to the invention is thus that, at high working speeds, precise punchings or. To produce embossing in practically any angular position to the workpiece axis. The preferably cam-actuated active connection of the die with the drive shaft of the piston pump, which is preferably carried out via a linearly guided slide, results in an exact coupling of the movements of the die and punch, which can also advantageously be numerically controlled and synchronized with the movement of the drive shaft of the workpiece holder , This guarantees consistently high precision even at high working speeds.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend anhand von Figuren noch näher erläutert. Es zeigenAn embodiment of the present invention is explained in more detail below with reference to figures. Show it
Fig. 1 den Längsschnitt durch eine erfindungsgemäss aufgebaute Stanz- resp. Prägevorrichtung;Fig. 1 shows the longitudinal section through a punching or constructed according to the invention. Stamping device;
Figur 2 das Hydraulikschema einer Stanz- resp. Prägevorrichtung nach Figur 1. In Figur 1 ist der Längsschnitt durch den Arbeitsbereich einer erfindungsgemässen Stanz- und Prägevorrichtung dargestellt.Figure 2 shows the hydraulic diagram of a punching or. Embossing device according to FIG. 1. 1 shows the longitudinal section through the working area of a punching and embossing device according to the invention.
Die Vorrichtung weist entsprechend dem Aufbau einer bekannten mechanischen Stanz- und Prägemaschine eineThe device has a corresponding to the structure of a known mechanical punching and embossing machine
Antriebswelle 1 auf, welche dem Werkstück 2 eine rotierende Teilbewegung erteilt. Der Kopf 3 dieser Antriebswelle 1 ist zum Ergreifen resp. Fassen des Werkstückes 2 ausgebildet und vermag dieses auch vertikal zu bewegen. Das Werkstück 2 ist typischerweise ein zylindrischer Hohlkörper, welcher beispielsweise eine Innen- und - Aussenprofilierung aufweisen kann, und an welchem radial zur Mitte unter einem Winkel α in Bezug auf die Längsachse des Werkstückes 2 eine Öffnung 4, beispielsweise ein zylindrisches Loch, erstellt werden soll.Drive shaft 1, which gives the workpiece 2 a rotating partial movement. The head 3 of this drive shaft 1 is for gripping or. Grasp the workpiece 2 and can also move it vertically. The workpiece 2 is typically a cylindrical hollow body which, for example, can have an internal and external profile and on which an opening 4, for example a cylindrical hole, is to be created radially to the center at an angle α with respect to the longitudinal axis of the workpiece 2 ,
Diese Öffnung 4 wird nun mit Hilfe eines Stempels 5 erzeugt, welcher in diesem Winkel in Bezug auf die Längsachse des Werkstückes 2 auf das Werkstück 2 einwirkt. Das Werkstück 2 wird dazu durch den Kopf 3 der Antriebswelle 1 gegen eine Matrize 6 in der entsprechenden Position angedrückt resp. gehalten, wie dies durch die Position 2' in Figur 1 dargestellt ist.This opening 4 is now created with the aid of a stamp 5, which acts on the workpiece 2 at this angle with respect to the longitudinal axis of the workpiece 2. The workpiece 2 is pressed by the head 3 of the drive shaft 1 against a die 6 in the corresponding position. held, as shown by position 2 'in Figure 1.
Nach einem solchen Stanzvorgang kann nun das Werkstück 2 resp. 2' durch die Antriebswelle 1 in die nächste Winkelposition verdreht werden, um damit eine weitere Öffnung 4 an der entsprechenden Position zu erstellen.After such a punching process, the workpiece 2 or. 2 'are rotated by the drive shaft 1 into the next angular position in order to create a further opening 4 at the corresponding position.
Anstelle einer Stanzung kann die Vorrichtung in gleicher Weise auch eine Prägung am Werkstück 2 ausführen. Diese Funktionalität der Bearbeitung des Werkstückes entspricht im Wesentlichen dem Prinzip der Kinematik von bekannten mechanischen Stanzmaschinen, insbesondere für hohlzylindrische Werkstücke. Allerdings können diese bekannten Maschinen die Stanzungen lediglich in Richtung des mechanisch betriebenen Stanzwerkzeuges, welches durch die Antriebsachse des Stanzwerkzeuges vorgeben ist, welche üblicherweise parallel zur Antriebswelle 1 des Werkstückes 2 angeordnet ist. Durch die Verwendung eines hydraulischen Zylinders 7 für den Antrieb des Stempels 5 kann dieser nun vorteilhaft in praktisch jeder beliebigen Winkelposition zur Antriebswelle 1 angeordnet werden, wie beispielsweise unter dem Winkel α zur Antriebswelle 1 ausgerichtet sein. Der Antrieb des hydraulischen Zylinders 7 erfolgt erfindungsgemäss über eine hydraulische Kolbenpumpe 8, welche beispielsweise über eine Pleuelstange 9 mit einer zweiten Antriebswelle 10 exzentrisch verbunden ist.Instead of punching, the device can also emboss the workpiece 2 in the same way. This functionality of machining the workpiece essentially corresponds to the principle of the kinematics of known mechanical punching machines, in particular for hollow cylindrical workpieces. However, these known machines can only punch in the direction of the mechanically operated punch, which is predetermined by the drive axis of the punch, which is usually arranged parallel to the drive shaft 1 of the workpiece 2. By using a hydraulic cylinder 7 for driving the plunger 5, the latter can now advantageously be arranged in practically any desired angular position with respect to the drive shaft 1, such as, for example, being oriented at an angle α to the drive shaft 1. According to the invention, the hydraulic cylinder 7 is driven via a hydraulic piston pump 8, which is connected eccentrically to a second drive shaft 10, for example, via a connecting rod 9.
Vorzugsweise sind dabei sowohl der hydraulische Zylinder 7 wie auch die hydraulische Kolbenpumpe 8 mit zweiseitig wirkenden Kolben ausgestattet, so dass gezielt sowohl die Zustellbewegung zur Stanzung resp. Prägung wie auch die Rückstellbewegung des Stempels gesteuert ausgeführt werden kann. Der hydraulische Zylinder 7 kann nun, wie in Figur 1 dargestellt, fest mit dem Schlitten 11 der Matrize 6 verbunden sein, oder aber durch mechanische Versteilvorrichtungen in einem praktisch beliebigen Winkel α einstellbar mit dem Schlitten 11 verbunden sein. Die hydraulische Kolbenpumpe 8 ist vorteilhaft direkt im Schlitten 11 ausgebildet resp. damit verbunden.Preferably, both the hydraulic cylinder 7 and the hydraulic piston pump 8 are equipped with double-acting pistons, so that both the feed movement for punching or. Embossing as well as the return movement of the stamp can be carried out in a controlled manner. The hydraulic cylinder 7 can now, as shown in FIG. 1, be fixedly connected to the slide 11 of the die 6, or else be connected to the slide 11 in an adjustable manner at a practically arbitrary angle α by mechanical adjusting devices. The hydraulic piston pump 8 is advantageously formed directly in the carriage 11 or. associated with it.
Der Schlitten 11 kann nun senkrecht zur Achse der Antriebswelle 1 zu- resp. rückstellbar ausgebildet sein. Diese Bewegung kann beispielsweise entsprechend der Lösung nach EP 1 074 320 ausgebildet sein, und ebenfalls über die Antriebswelle 10 erfolgen.The carriage 11 can now perpendicular to the axis of the drive shaft 1 or. be resettable. This movement can, for example, be designed in accordance with the solution according to EP 1 074 320 and can also take place via the drive shaft 10.
Um die Matrize 6 vollständig ausser Kontakt mit dem Werkstück 2' zu bringen, kann zusätzlich zur oben beschriebenen Stellbewegung über den Kopf 3 dem Werkstück 2' eine Abhebebewegung in dessen Axialrichtung erteilt werden. Diese Abhebebewegung erfolgt vorzugsweise synchronisiert mit dem Werkstückantrieb 1 und dem Kolbenpumpenantrieb 10, beispielsweise über eine numerisch kontrollierte Steuerung.In order to completely bring the die 6 out of contact with the workpiece 2 ', a lifting movement in the axial direction thereof can be given to the workpiece 2' in addition to the above-described actuating movement. This lifting movement is preferably carried out synchronized with the workpiece drive 1 and the piston pump drive 10, for example via a numerically controlled control.
Die hydraulische Verbindung zwischen Kolbenpumpe 8 und Zylinder 7 ist in Figur 2 schematisch dargestellt. Dabei sind jeweils der Druckraum 8' der Kolbenpumpe 8 mit dem Druckraum 7 ' des Zylinders 7 und der Zugraum 8 ' ' der Kolbenpumpe 8 mit dem Zugraum 71' des Zylinders 7 über Leitungen 12 resp. 13 verbunden.The hydraulic connection between piston pump 8 and cylinder 7 is shown schematically in FIG. The pressure chamber 8 'of the piston pump 8 with the pressure chamber 7' of the cylinder 7 and the traction chamber 8 '' of the piston pump 8 with the traction chamber 7 1 'of the cylinder 7 via lines 12 and respectively. 13 connected.
Die Leitung 12 wird beispielsweise über einen Druckbehälter 14 gespeist, in welchem sich Hydraulikflüssigkeit 15 befindet, welche mit einem pneumatischen Druck über die Leitung 16 beaufschlagt ist. Typischerweise wird ein pneumatischer Druck von maximal 5 bar eingesetzt. Der Vorratsbehälter weist vorteilhaft eine Einrichtung zur Überwachung des Niveaus der Hydraulikflüssigkeit 15 sowie vorzugsweise Mittel zur Abschaltung der Maschine bei Unterschreiten eines bestimmten minimalen Niveaus auf. Als Hydraulikflüssigkeit wird beispielsweise Hydrauliköl eingesetzt .The line 12 is fed, for example, via a pressure container 14 in which there is hydraulic fluid 15 which is acted upon by a pneumatic pressure via the line 16. Typically, a maximum pneumatic pressure of 5 bar is used. The reservoir advantageously has a device for monitoring the level of the hydraulic fluid 15 and preferably means for switching off the machine Falling below a certain minimum level. Hydraulic oil, for example, is used as the hydraulic fluid.
Der Vorratsbehälter 14 ist vorteilhaft über ein Rückschlagventil 17 mit der Leitung 12 verbunden.The reservoir 14 is advantageously connected to the line 12 via a check valve 17.
Die beiden Leitungen 12 und 13 sind weiter vorteilhaft über ein Kurzschlussventil 18 untereinander verbunden. Über dieses Kurzschlussventil kann ein Ausgleich der Füllmengen der Hydraulikflüssigkeit in den beiden Leitungen 12 und 13 erfolgen. Beide Leitungen 12 und 13 weisen zudem vorteilhaft jeweils mindesten ein Entlüftungsventil 19 resp. 20 auf, damit die Leitungen 12 resp. 13 sowie die entsprechenden Räume des Zylinders 7 sowie der Kolbenpumpe 8 vollständig mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt werden können, resp. allfällig in den Leitungen befindliche Luft über diese Entlüftungsventile 19 resp. 20 aus dem System abgelassen werden kann.The two lines 12 and 13 are further advantageously connected to one another via a short-circuit valve 18. This short-circuit valve enables the filling quantities of the hydraulic fluid in the two lines 12 and 13 to be compensated. Both lines 12 and 13 also advantageously each have at least one vent valve 19 and. 20 on so that the lines 12 respectively. 13 and the corresponding spaces of the cylinder 7 and the piston pump 8 can be completely filled with hydraulic fluid, respectively. any air in the lines via these vent valves 19 or. 20 can be drained from the system.
Zur Erzielung einer Stanzkraft von beispielsweise 40 kN kann ein Zylinder 7 und eine Kolbenpumpe 8 mit jeweils 50 mm Durchmesser eingesetzt werden, wobei die Kolbenpumpe mit einem Kolbenhub von ca. 25 mm betrieben wird.A cylinder 7 and a piston pump 8, each with a diameter of 50 mm, can be used to achieve a punching force of 40 kN, for example, the piston pump being operated with a piston stroke of approximately 25 mm.
Mit einer derartigen Vorrichtung lassen sich beispielsweise Ausnehmungen resp. Löcher und Prägungen in Hohlteile mit einem Durchmesser zwischen 80 bis 250 mm auf einfache Weise und mit kurzer Bearbeitungszeit anbringen. Dabei kann eine Arbeitsgeschwindigkeit von bis zu 200 Stanzvorgänge pro Minute erreicht werden.With such a device, for example, recesses or. Make holes and embossments in hollow parts with a diameter between 80 to 250 mm in a simple manner and with a short machining time. A working speed of up to 200 punching processes per minute can be achieved.
Die beiden Antriebswellen 1 und 10 können beispielsweise mechanisch miteinander über ein Getriebe gekoppelt sein. Damit wird eine zuverlässige und genaue Synchronisation erzielt. Besonders vorteilhaft können aber auch beide Antriebswellen 1 resp. 10 mit einem eigenen Antrieb versehen sein, beispielsweise einem Elektromotor (in den Figuren nicht dargestellt) . Diese Motoren können nun über eine elektrische resp. elektronische Steuerung (elektronisches Getriebe) , vorzugsweise mit Hilfe von NC- Technik, miteinander gekoppelt sein, und damit eine genaue Einhaltung der Teilung resp. Position der Stanzung am Werkstück garantieren. Eine solche Synchronisation ist durch bekannte hydraulische Einrichtungen nicht möglich.The two drive shafts 1 and 10 can, for example, be mechanically coupled to one another via a transmission. This ensures reliable and accurate synchronization. However, both drive shafts 1 and 1 can also be particularly advantageous. 10 can be provided with its own drive, for example an electric motor (not shown in the figures). These motors can now have an electrical resp. electronic control (electronic gear), preferably with the help of NC technology, to be coupled with each other, and thus an exact adherence to the division resp. Guarantee the position of the punch on the workpiece. Such synchronization is not possible using known hydraulic devices.
Es ist klar, dass die Anordnung von Matrize β und Stempel 5 auch umgekehrt ausgeführt sein kann, d.h. dass das Stanzwerkzeug 5 von der Innenseite des Werkstückes 2 nach Aussen die Stanzbewegung ausführen kann, wenn dies die Platzverhältnisse es erlauben. It is clear that the arrangement of die β and punch 5 can also be carried out in reverse, i.e. that the punching tool 5 can carry out the punching movement from the inside of the workpiece 2, if the available space permits.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zum Stanzen und/oder Prägen von Werkstücken, insbesondere von zylindrischen Hohlkörpern (2), mit einem rotierbaren Werkstückhalter (3) zur Aufnahme des Werkstückes (2), einer in Bezug auf den Werkstückhalter (3) zustellbar geführten Matrize (6) und mindestens einem gegen die Matrize (β) bewegbaren Stempels (5), dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (5) mit einem hydraulischen Zylinder (7) wirkverbunden ist, der mit einer hydraulischen Kolbenpumpe (8) verbunden ist, die über mechanische Mittel (9) mit einer Antriebswelle (10) gekoppelt ist.1. Device for punching and / or embossing workpieces, in particular cylindrical hollow bodies (2), with a rotatable workpiece holder (3) for receiving the workpiece (2), a die (6) that can be delivered in relation to the workpiece holder (3) and at least one plunger (5) movable against the die (β), characterized in that the plunger (5) is operatively connected to a hydraulic cylinder (7) which is connected to a hydraulic piston pump (8) which is connected via mechanical means ( 9) is coupled to a drive shaft (10).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Zylinder (7) in einer einstellbaren oder festen Winkelposition in Bezug auf die Achse des Werkstückes (2; 2') angeordnet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the hydraulic cylinder (7) is arranged in an adjustable or fixed angular position with respect to the axis of the workpiece (2; 2 ').
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als mechanisches Mittel (9) eine Pleuelstange eingesetzt wird.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that a connecting rod is used as mechanical means (9).
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkverbindung mindestens eine Hydraulikleitung (12;13) zwischen dem Pumpenraum (8 * ; 8 ' ' ) der hydraulischen Kolbenpumpe (8) und dem Wirkraum (7';7'') des hydraulischen Zylinders (7) angeordnet ist. 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the operative connection at least one hydraulic line (12; 13) between the pump chamber (8 *; 8 '') of the hydraulic piston pump (8) and the active chamber (7 '; 7 '') of the hydraulic cylinder (7) is arranged.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Hydraulikleitung (12; 13) mit einem Behälter (14) mit Hydraulikflüssigkeit (15) verbunden ist, vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils (17) .5. The device according to claim 4, characterized in that at least one hydraulic line (12; 13) with a container (14) with hydraulic fluid (15) is connected, preferably with the interposition of a check valve (17).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe (8) und der Zylinder (7) zweiseitig wirkende Kolben aufweisen, deren Wirkräume (7 ' , 7 ' ' ;8 ' , 8 ' ' ) jeweils miteinander über je eine Leitung (12; 13) verbunden sind.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the piston pump (8) and the cylinder (7) have double-acting pistons, the active spaces (7 ', 7' '; 8', 8 '') each with each other are each connected via a line (12; 13).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Leitungen (12; 13) untereinander über Kurzschlussventil (18) zum Ausgleich der Füllmenge verbunden sind.7. The device according to claim 6, characterized in that the two lines (12; 13) are interconnected via short-circuit valve (18) to compensate for the filling quantity.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) des8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the drive shaft (1) of the
Werkstückhalters (3) und die Antriebswelle (10) der Kolbenpumpe (8) mit numerisch gesteuerten elektrischen Antriebe verbunden sind, und vorzugsweise numerisch gesteuert miteinander synchronisiert sind.Workpiece holder (3) and the drive shaft (10) of the piston pump (8) are connected to numerically controlled electrical drives, and are preferably synchronized with one another numerically controlled.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (6) mit einem linear geführten Schlitten (11) verbunden ist, vorzugsweise direkt daran angeordnet ist, welcher kurvenbetätigt mit der Antriebswelle (10) wirkverbunden ist und in Bezug auf das Werkstück (2) eine Zu- und Rückstellbewegung ausführt.9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the die (6) with a linear guided carriage (11) is connected, preferably arranged directly on it, which is operatively connected to the drive shaft (10) and executes a feed and reset movement in relation to the workpiece (2).
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückhalter (3) in Axialrichtung über einen Antrieb bewegbar ausgebildet ist, wobei der Antrieb vorzugsweise mit der Rotationsbewegung des Werkstückhalters (3) oder der Antriebswelle (10) vorzugsweise numerisch gesteuert synchronisiert ist.10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the workpiece holder (3) is designed to be movable in the axial direction via a drive, the drive preferably being numerically controlled with the rotational movement of the workpiece holder (3) or the drive shaft (10) is synchronized.
11. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 für die Bearbeitung von hohlzylindrischen Werkstücken (2) .11. Use of a device according to one of claims 1 to 10 for the machining of hollow cylindrical workpieces (2).
12. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 für die Bearbeitung von hohlzylindrischen Werkstücken (2) mit dem Stempel (5) von der Innenseite oder der Aussenseite des Werkstückes (3) her. 12. Use of a device according to one of claims 1 to 10 for the machining of hollow cylindrical workpieces (2) with the punch (5) from the inside or the outside of the workpiece (3).
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