Bei Pressen, insbesondere schnellaufenden Präge-, Schneid-und Stanzpressen ändert sich ohne besondere Vor- kehrungen im Laufe der Zeit und bei unterschiedlichen Be- triebszuständen aufgrund von Abnutzung des Werkzeugs oder sonstigen Einflüssen, wie unterschiedlichen Werkstoffen, unterschiedlichen Materialdicken und Materialkennwerten, sowie dynamischen Effekten von Werkstück, Werkzeug und Ma- schine die Eindringtiefe des Werkzeugs in das Werkstück, so da$ das Arbeitsergebnis zeitabhängig ist. Hinzu kommt, daß die Hubzahl der Presse Einflu$ auf die Eindringtiefe des Werkzeugs haben kann.

Es ist daher erforderlich, das Werkzeug verstellbar zu machen und die Eindringtiefe des Werkzeugs zu steuern oder zu regeln.

Hierzu ist es bekannt (DE-OS 27 31 084), die Verstel- lung eines Schneidwerkzeugs mittels einer Verstellspindel und einer Verstellmutter über einen Motor mit Untersetzungs- getriebe vorzunehmen.

Eine ähnliche Verstellvorrichtung ist aus DE 41 09 795 A1 bekannt.

Diese bekannten Verstellvorrichtungen sind insofern nicht voll befriedigend, als sie mechanisch aufwendig und platzraubend sind. Die dabei erreichbaren Verstellgenauig- keiten liegen im Bereich von hundertstel Millimeter.

Aus DE 42 12 815 A1 ist eine Presse bekannt, bei der als Antriebseinheiten für die Stempel piezoelektrische Betä- tigungsglieder verwendet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkzeug der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß in einfacher Weise eine verbesserte Verstellgenauigkeit erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Werkzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein piezo- elektrischer Aktor, also ein im allgemeinen geschichtet aufgebautes piezoelektrisches Element reagiert auf das Anle- gen einer elektrischen Spannung mit einer Längenänderung, die erfindungsgemäß dazu verwendet wird, die Lage des Stem- pels oder der Matrize in Bezug auf seinen bzw. ihren Grund- körper zu verändern. Diese Verstellung kann gesteuert oder geregelt und insbesondere deshalb besonders einfach auch während des Betriebs der Maschine zwischen den einzelnen Hüben erfolgen, weil sie einfach durch die Veränderung einer elektrischen Spannung, ohne umfangreiche mechanische Ver- stellmittel, bewirkt werden kann. Die piezoelektrische Ver- stellung ist der bekannten mechanischen dabei auch insofern überlegen, als die Piezoaktoren im Millisekundenbereich bei Auflösungen im Nanometerbereich positionierbar sind.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben. Auf dieser zeigt bzw. zeigen Fig. 1 einen handelsüblichen piezoelektrischen Aktor schematisiert in Perspektive, Fig. 2a und 2b eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Umformwerkzeugs im Vertikalschnitt und in Explosions- darstellung, Fig. 3 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Folgeverbundwerkzeugs im Vertikalschnitt, Fig. 4 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Einzelwerkzeugs mit Umleitung des Kraftflusses im Verti- kalschnitt, und Fig. 5 eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Münzprägewerkzeugs im Vertikalschnitt.

Fig. 1 zeigt schematisch dargestellt einen handelsübli- chen piezoelektrischen Aktor 1. Er enthält in einem Gehäuse einen piezokeramischen Schichtstapel, der abhängig von einer an ihn angelegten elektrischen Spannung seine Länge ändert und Verstellungen im Bereich von deutlicher unter 1 Zm bis, gegebenenfalls bei Verwendung mehrerer Aktoren hinterein- ander, 1000 ym gestattet. Für die Übertragung hoher Kräfte (etwa 100 bis 200 kN) und/oder zur Realisierung hoher Eigen- steifigkeiten können derartige Aktoren auch parallel ge- schaltet werden. Wie bereits erwähnt, sind die Piezoaktoren im Millisekundenbereich bei Auflösungen im Nanometerbereich positionierbar.

Die Fig. 2a und 2b zeigen ein Umform-Einzelwerkzeug im Schnitt und in Explosionsdarstellung. Auf einer Grundplatte 2 des Werkzeugs stützt sich umgeben von einem Unterwerkzeug- rahmen 3 ein piezoelektrischer Aktor 1 ab, der mit seinem anderen Ende gegen einen verstellbaren Teil des Unterwerk- zeugs (Matrize) 4 wirkt.

In einem Oberwerkzeugrahmen 5 ist ein Stempel 6 (hier als Prägestempel dargestellt) angebracht. Der obere Werk- zeugrahmen ist auf Führungen 7, die hier als Vierfach-Rund- führung ausgebildet sind, vertikal geführt.

Zwischen Matrize 4 und Stempel 6 wird durch ein (nicht dargestelltes) Vorschubsystem pro Hub des Oberwerkzeugs ein Blechstreifen 8 weitergeführt und von dem im Oberwerkzeug- rahmen 5 angebrachten Stempel 6 geprägt.

Die im Unterwerkzeugrahmen 3 geführte Matrize 4 kann durch Anlegen einer elektrischen Steuerspannung an den Pie- zoaktor 1 gegenüber dem Unterwerkzeugrahmen verstellt wer- den. Auf diese Weise läßt sich die Eindringtiefe des Werk- zeugs in das Werkstück beim Prägen verändern.

Mit Vorteil wird die Eindringtiefe des Prägewerkzeugs direkt gemessen und die Eindringtiefe über die Arbeitsvor- gänge durch Lageregelung mit der an dem Piezoaktor 1 ange- legten Spannung als Stellgröße konstant gehalten.

Bei der dargestellten Ausführungsform befindet sich der piezoelektrische Aktor 1 nur in der Unterform. Ebenso ist es aber auch möglich, einen piezoelektrischen Aktor in der Oberform oder sowohl in der Unterform als auch in der Ober- form vorzusehen.

Fig. 3 zeigt ein Folgeverbundwerkzeug, wobei gleiche Teile wie in den Fig. 2a und 2b mit den gleichen Bezugszei- chen wie dort versehen sind. Beim Werkzeug der Fig. 3 bildet das in Fig. 2 dargestellte Werkzeug im wesentlichen die erste Stufe, wobei in der zweiten Stufe ein Ziehvorgang und in der dritten Stufe ein Schneidvorgang erfolgt.

Fig. 4 zeigt ein Einzelwerkzeug mit Umleitung des Kraftflusses. Gleiche Teile wie in den Fig. 2a und 2b sind wiederum mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Um eine Beschädigung des Aktors 1 durch zu hohe Prozeß- kräfte zu vermeiden, sind, z. B. zwei, Hydraulikzylinder 10 horizontal angeordnet im Unterwerkzeugrahmen 3 vorgesehen und wirken über Kolben 10 gegen Reibklötze 11, die seitlich gegen die Matrize 4 gepreßt werden und so die beim Prägevor- gang auf den Aktor ausgeübten Prozeßkräfte um die Reibungs- kraft vermindern, so daß je nach Anpreßkraft der Reibklötze 11 ein mehr oder minder roter Teil der Prozeßkraft über die Reibklötze in den Unterwerkzeugrahmen 3 weitergeleitet wird.

Zum Verstellen des pieozoelektrischen Aktors werden die Reibklötze jeweils gelöst.

Fig. 5 zeigt ein Münzprägewerkzeug. Wiederum sind glei- che Teile wie in den Fig. 2a und 2b mit den gleichen Bezugs- zeichen wie dort versehen. Der bewegliche Teil des Unter- werkzeugs ist hier ein unterer Prägestempel, der wiederum durch einen piezoelektrischen Aktor 1 in der Höhe feinju- stiert oder geregelt werden kann.

Das als oberer Prägestempel ausgeführte Oberwerkzeug 6 ist in einem als Stößel ausgebildeten Oberwerkzeugrahmen 5 gehaltert. Die Prägefläche des unteren Prägestempels ist von einem Prägering 11 umgeben, in den der obere Prägestempel beim Prägevorgang eintaucht. Fig. 5 zeigt das Münzprägewerk- zeug im geschlossenen Zustand ; die zu prägende Münze und die Mechanik, die die Münze aus dem Prägering ausstößt, sind nicht dargestellt.

Die Münzprägung ist ein Vorgang, bei welchem eine ex- akte Einstellung der Prägestempel in Richtung des Prägehubs besonders wichtig ist, so daß eine Steuerung oder Regelung der Lage des unteren Prägestempels mit Hilfe eines piezo- elektrischen Aktors von besonderem Vorteil ist.