GAEBEL ULRICH HANS (DE)
DE3103525A1 | 1982-08-26 | |||
EP0226136A2 | 1987-06-24 |
1. | Werkzeugmaschine mit Werkzeugen zum Ausführen von Stanz, Schnitt, Präge und Formarbeiten, insbesondere zum Stanzen und Formen der Anschlußbeinchen von integrierten Schaltkreisen (ICs) , mit einem Gestell (10) , mit einem in dem Gestell (10) gelagerten Kurvengetriebe zum Antreiben der Werkzeuge längs einer Führungseinrichtung (1) , mit zwei auf parallelen Achsen angeordneten Kurvenbahnen auf der Stirnseite von einer oder mehreren Kurvenscheiben (22a, 22b) , mit zwei an einem unbewegten Teil (8) des Kurvengetriebes schwenkbar gelagerten zweischenkligen Hebeln (3a, 3b) , die an ihrem ersten Schenkel (23a, 23b) mit zwei gegeneinander arbeitenden Werkzeughälften (12, 13) verbunden sind und an ihrem zweiten Schenkel (33a, 33b) eine frei drehbare Rolle (6a, 6b) tragen, von denen die eine (6a) an der einen Kurven bahn (auf 22a) und die andere (6b) an der anderen Kurvenbahn (auf 22b) anliegt und beide Rollen (6a,6b) ungefähr diametral in bezug auf die Achse der Kurvenbahnen (22a, 22b) und unge¬ fähr parallel zur Werkzeugbewegungsrichtung (Z) angeordnet sind, und mit weiteren Kurvenbahnen (auf 21a, 21b) zur Steuerung der Werkzeugrückstellung, dadurch gekennzeichnet, dass jeder antreibenden Kurvenbahn (auf 22a, 22b) eine der weiteren Kurvenbahnen (auf 21a, 21b) zugeordnet und starr mit ihr verbunden ist und dass die weiteren Kurvenbahnen (auf 21a, 21b) zu der ihnen zugeordneten antreibenden Kur¬ venbahn (auf 22a, 22b) eine komplementäre Kurvengestalt haben und in Umfangsrichtung versetzt sind, dass die beiden Hebel (3a, 3b) an ihrem zweiten Schenkel (33a, 33b) noch eine zweite, frei drehbare Rolle (4a, 4b) tragen, welche der komplementären Kurvenbahn (21a, 21b) an liegt, und dass sich die zweiten Rollen (4a, 4b) mit ihren Achsen nahe bei einer durch die Achse der Kurvenbahnen (auf 21a, 21b; 22a, 22b) gehenden Senkrechten auf der Bewegungs richtung Z der Werkzeughälften (12, 13) nahe bei diesen befinden. |
2. | Werkzeugmaschine mit Werkzeugen zum Ausführen von Stanz, Schnitt, Präge und/oder Formarbeiten, ins besondere zum Stanzen und Formen der Anschlußbeinchen von integrierten Schaltkreisen (ICs) , mit einem Gestell (10) , mit einem in dem Gestell (10) gelagerten Kurvengetriebe zum Antreiben der Werkzeuge längs einer Führungseinrichtung (1) , mit einer Kurvenbahn auf der Stirnseite einer Kurven¬ scheibe (22a, 22b) , mit einem an einem unbewegten Teil (8) des Kurvengetriebes schwenkbar gelagerten zweischenkligen Hebel (3a bzw. 3b) , der an seinem ersten Schenkel (23a bzw. 23b) mit einer gegen eine zweite Werkzeughälfte arbeitenden beweglichen Werkzeug¬ hälfte (12) bzw. 13) verbunden ist und an seinem zweiten Schenkel (33a, bzw. 33b) eine frei drehbare Rolle (6a bzw. 6b) trägt, welche an der Kurvenbahn (auf 22a bzw. 22b) an¬ liegt, und mit einer weiteren Kurvenbahn (auf 21a bzw. 21b) zur Steuerung der Werkzeugrückstellung, dadurch gekennzeichnet, dass der antreibenden Kurvenba'hn (auf 22a bzw. 22b) die weitere Kurvenbahn (auf 21a bzw. 21b) zugeordnet und starr mit ihr verbunden ist und dass die weitere Kurvenbahn (auf 21a bzw. 21b) zu der ihr zugeordneten antreibenden Kurven¬ bahn (auf 22a bzw. 22b) eine komplementäre Kurvengestalt hat und in Umfangsrichtung versetzt ist, dass der Hebel (3a bzw. 3b) an seinem zweiten Schenkel (33a, 33b) noch eine zweite, frei drehbare Rolle (4a bzw. 4b) trägt, welche der komplementären Kurvenbahn (auf 21a bzw. 21b) anliegt, und dass sich die zweite Rolle (4a bzw. 4b) mit ihrer Achse nahe bei einer durch die Achse der Kurvenbahnen (auf 21a, 21b; 22a, 22b) gehenden Senkrechten auf der Bewegungs¬ richtung Z der Werkzeughälfte (12 bzw. 13) nahe bei diesen befindet. |
3. | Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der unbewegte Teil (8) des Kurven¬ getriebes eine bevorzugt gestellfeste Zugstrebe ist. |
4. | Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (1) für die Werkzeuge sich zwischen diesen und den Kurven¬ bahnen (auf 21a, 22a, 21b, 22b) erstreckt und sich die zweite (n) Rolle(n) (4a, 4b) dicht unter der Führungseinrich tung (1) bzw. einer WerkzeugAufspannplatte (8) befinden. |
5. | Werkzeugmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweite (n) Rolle (n) (4a, 4b) bezogen auf die Achse der Kurvenbahnen (auf 21a, 21b, 22a, 22b) in 90°Stellung zu den ersten Rollen (6a, 6b) be¬ finden. |
6. | Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass die zweiten Rollen (4a, 4b) im Durchmesser kleiner sind als die ersten Rollen (6a, 6b) . |
7. | Maschine nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufspannplatte (8) die Zugstrebe ist, an welcher die Hebel (3a, 3b) schwenkbar gelagert sind. |
8. | Maschine nach Anspruch 3, 4 oder 7, dadurch gekennzeich¬ net, dass die Zugstrebe (8) waagerecht verläuft. |
9. | Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Rollen (4a, 4b) der Aufspannplatte (8) unmittelbar benachbart sind. |
10. | Maschine nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufspannplatte (8) eine Aus¬ nehmung (18) hat, in welche die zweiten Rollen (4a, 4b) hineinragen. |
11. | Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass die Hebel (3a, 3b) in Lagerböcken (7) gelagert sind, welche parallel zurAchse der Kurvenbahnen (auf 21a, 21b, 22a, 22b) , insbesondere längs der Aufspannplatte (8) verschiebbar sind. |
12. | Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass der die Rollen (6a, 6b, 4a, 4b) tragende Schenkel (33a, 33b) der Hebel (3a, 3b) in einen die erste Rolle (6a, 6b) tragenden Hauptschenkel (3a, 3b) und einen demgegenüber schwächeren, die zweite Rolle (4a, 4b) tragenden Nebenschenkel (35a, 35b) verzweigt ist. |
13. | Maschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollen (6a, 6b, 4a, 4b) den Kurvenbahnen (auf 21a, 21b, 22a, 22b) durch Druck spielfrei anliegen. |
14. | Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, da¬ durch gekennzeichnet, dass wenigstens die ersten Rollen (6a, 6b) , vorzugsweise auch die zweiten Rollen (4a, 4b) , beid seitig in ihrem Hebel (3a, 3b) gelagert sind. |
15. | Maschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, dass die Kurvenbahnen (auf 21a, 21b, 22a, 22b) eine gemeinsame Achse (5) haben. |
Technisches Gebiet
Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugmaschine mit Kurvengetriebe, insbesondere zum Stanzen und Formen der Anschlußbeinchen von integrierten Schaltkreisen mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
Stand der Technik
Eine solche Maschine ist aus der DE-PS 35 44 087 bekannt. In der bekannten Maschine werden die Werkzeuge durch ein Kurvengetriebe angetrieben, welches zwei gleichachsig angeordnete, angetriebene Kurvenscheiben hat. An der als Kurvenbahn ausgebildeten Stirnfläche jeder der beiden Kurvenscheiben liegt eine frei drehbare Rolle an. Jede der beiden Rollen ist am Ende eines zweiarmigen Hebels gelagert, welcher die von der sich drehenden Kurvenbahn bewirkte Auslenkung der Rolle auf eine Werkzeughälfte bzw. auf eine Halterung dafür überträgt, welche am gegen¬ überliegenden Ende des Hebels angeordnet ist. Die beiden Hebel sind durch eine Zugstrebe miteinander verbunden, an deren Enden die beiden Hebel schwenkbar gelagert sind.
Damit die Rollen stets im Kontakt mit den Kurvenscheiben bleiben, werden sie durch Kraftschluss an die durch deren Stirnseite gebildete Kurvenbahn gedrückt oder gezogen, und zwar im allgemeinen durch Federn. Die durch die Federn auf- gebrachten Vorspannkräfte müssen größer sein als die beim Beschleunigen und Abbremsen der Werkzeuge auftretenden Kräfte, um ein Abheben der Rollen von den Kurvenscheiben zu vermeiden. Nachteilig dabei ist, dass diese Vorspann¬ kräfte umgekehrt den Antrieb erschweren, weil sie beim An- treiben der Werkzeuge überwunden werden müssen, so dass man einen entsprechend kräftigen, schweren Antriebsmotor be¬ nötigt. Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, dass das vom Antriebsmotor aufzubringende Drehmoment für den eigent¬ lichen von den Werkzeugen durchgeführten Bearbeitungsvor- gang um das Drehmoment erhöht wird, welches benötigt wird, um die auf die Rollen einwirkenden Vorspannkräfte zu über¬ winden; dadurch muss die Ansprechschwelle einer im Antriebs— sträng vorgesehenen Uberlastkupplung in unerwünschter Weise angehoben werden, welche die Werkzeuge im Überlast- fall vor Schaden bewahren soll. Ein weiterer Nachteil be¬ steht darin, dass eine Einrichtung zur Vorspannung der Rollen durch Federn eine an sich erwünschte Verschiebung der Hebel parallel zur Antriebsachse der Kurvenscheiben behindert; eine solche Verschiebbarkeit ist zur Anpassung der Werk- zeugmaschine an unterschiedliche Bearbeitungsaufgaben, er¬ wünscht.
Zur Vermeidung der Vorspannkräfte ist es bekannt, die Rolle nicht auf der Stirnseite, sondern in einer Nut der Kurvenscheibe (Nutkurvengetriebe) oder ein Rollenpaar beid- seits einer Wulst der Kurvenscheibe (Wulstkurvengetriebe) zu führen. Bei gleichen Abtastverhältnissen wie bei einem Kurven-
getriebe, bei dem die Rolle aussen auf der Stirnseite der Kurvenscheibe läuft, haben Nutkurvenscheiben und Wulstkurven¬ scheiben aber einen größeren Durchmesser, so dass im Kurven¬ getriebe größere Massenträgheitsmomente auftreten, was uner- wünscht ist, weil dadurch entweder die Maschine nur lang¬ samer angehalten werden kann oder die Antriebskräfte und Bremskräfte größer werden und der Verschleiß zunimmt. Die Beschleunigungs- und Bremskräfte der Werkzeughälften und der sie tragenden Aufspanneinrichtungen treten im wesentlichen in Richtung der Werkzeugbewegung auf. Sie sind von Nach¬ teil insbesondere bei einer schnellen Beschleunigungs¬ umkehr, weil die in der Richtung der Werkzeugbewegung auf¬ tretenden, von den Werkzeugen und Getriebegliedern ausgehen¬ den Massenträgheitskräfte das Maschinengestell und die Werk- Stückaufnahme zu Schwingungen anregen, teils mit hoher An¬ regungsfrequenz. Um der Schwingungsanregung entgegenzuwirken, ist es bekannt, den Scheitelpunkt der Beschleunigungsumkehr in Richtung der Anfahrbeschleunigung zu verschieben, so dass die Bremsverzögerung verkleinert wird, allerdings mit dem Nachteil einer Vergrößerung der Anfahrbeschleunigung.
In der DE-PS 35 44 087 findet sich ferner ein Hinweis, dass die Rückstellung der Werkzeuge über Nocken oder Kurvenscheiben gesteuert werden kann, aber ohne eine konkrete Angabe, wie das zu geschehen hat und ob das einen Ein-fluß auf das Schwingungs¬ verhalten hat.
Die erwähnten Nachteile sind besonders gravierend bei Maschi¬ nen zum Stanzen und Formen der Anschlußbeinchen von integrier- ten Schaltkreisen, denn einerseits müssen diese Arbeiten mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden, vor allem bei Schaltkrei¬ sen, die wegen einer hohen Integrationsdichte viele Beinchen haben, zum anderen ist für eine preiswerte Fertigung ein rascher
Arbeitstakt erwünscht, dem jedoch Massenträgheit, die Neigung zu Schwingungen und eine Verschleißerhöhung entgegenstehen. Die Neigung zu Schwingungen ist besonders gravierend, denn nur, wenn die integrierten Schaltkreise ruhig liegen und die Werk- zeuge nicht vibrieren, können die Stanz- und Formarbeiten an den grazilen Anschlußbeinchen mit der gewünschten Präzision durchgeführt werden und kann eine Steuerung und Überwachung der Werkzeugmaschine mittels einer Kamera für Bilderkennungs¬ und Bildvermessungseinrichtungen erfolgen. Zum Vibrieren neigen die ICs, die zunächst mit ihren Anschlußbeinchen noch in vorgestanzten Metallbändern (sogenannten eadframes) hän¬ gen, wenn die Beinchen in einem Arbeitsschritt vom Leadframe abgetrennt sind und die ICs dann nur noch an vier dünnen Stegen im Leadframe hängend weiter bearbeitet werden.
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Werkzeugantrieb in einer Werkzeugmaschine der eingangs ge- nannten Art, insbesondere in einer Maschine zum Stanzen und Formen der Anschlußbeinchen von integrierten Schaltkreisen, so zu gestalte r dass er bei geringen Massenträgheitsmomenten ' mit geringeren Antriebsmomenten und Bremsmomenten auskommt und gleichzeitig die Neigung zur Anregung von Schwingungen der Werkstückaufnahme (Aufspannplatte) und des Gestells ver¬ mindert wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Werkzeugmaschine mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiter- bildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen An¬ sprüche.
Bei der erfindungsgemässen Maschine laufen die Rollen der beiden Hebel jeweils auf einer Kurvenbahn aussen auf der Stirnseite von wenigstens einer Kurvenscheibe, doch wird der Kontakt zwischen Kurvenbahn und Rolle nicht durch mechanische Vorspannung mittels einer Feder sichergestellt, sondern dadurch, dass jeder Kurvenbahn eine zweite, starr mit ihr verbundene Kurvenbahn zugeordnet ist, deren Kurven¬ profil dem der ersten Kurvenbahn komplementär ist, und dass jeder der beiden Hebel an seinem einen Schenkel nicht nur eine, sondern zwei frei drehbare Rollen trägt, die in Um- fangsrichtung der Kurvenbahn gegeneinander versetzt sind, und zwar vorzugsweise bezogen auf die Achse der Kurvenbahnen, in 90"-Stellung zueinander, und von denen die eine Rolle auf der einen Kurvenbahn und die andere auf der zweiten, dazu komplementären Kurvenbahn abrollt, welche gegenüber der ersten Kurvenbahn einen entsprechenden Versatz auf¬ weist. Durch die komplementäre Ausbildung der Kurvenbahnen kann ohne Vorspannkräfte erzwungen werden, dass die bei¬ den Rollen eines Hebels steten Kontakt mit ihrem Kurven- bahnpaar haben. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass man bei vorgegebenem Abtastverhältnis mit den kleinst möglichen Kurvenscheiben auskommt und insoweit ein niedriges Massenträgheitsmoment gegeben ist, wobei durch die Vermei¬ dung von Vorspannfedern zugleich die Antriebsmomente klein gehalten werden können. Entsprechend klein ist die Ampli¬ tude von Schwingungen, zu denen die Maschine angeregt wer¬ den kann.
Die zweiten Rollen befinden sich mit ihren Achsen nahe bei einer durch die Achse der Kurvenbahnen gehenden Senkrechten auf der Bewegungsrichtung Z der Werkzeughälften, vorzugsweise auf dieser Senkrechten. Die Verwendung der zwei in der ge¬ wählten Anordnung gegeneinander ' versetzten Rollen für jeden
Hebel hatden großen Vorteil, dass die beim Beschleunigen und Abbremsen auftretenden Kräfte nicht mehr ausschließlich parallel zur Bewegungsrichtung des Werkzeuges in das Ma¬ schinengestell eingeleitet, sondern in zwei Richtungen auf- geteilt werden. Die für das Anregen von Schwingungen beson¬ ders kritischen Beschleunigungskräfte bei der Rückholbewegung (Leerhub) der Werkzeuge und die Bremskräfte beim Arbeitshub werden erfindungsgemäss in eine quer zur Werkzeugbewegung verlaufende Richtung umgelenkt. Die Anfahrbeschleunigung beim Arbeitshub und die Bremsverzögerung beim Leerhub treten hingegen in Richtung der Werkzeugbewegung auf. Durch die Auf¬ teilung der .Kräfte in unterschiedliche Richtungen werden die Neigung zur Schwingungsanregung und die Anregungsfrequenz ver¬ mindert, und zwar insbesondere in dem bevorzugten Fall, dass die Führungseinrichtung für die Werkzeuge, welche vorzugsweise eine Platte oder ein Block ist, bzw. eine sie tragende Auf¬ spannplatte, waagerecht verläuft und mithin auch die Werk¬ zeugbewegung waagerecht erfolgt und die beiden ersten Rollen der beiden Hebel dementsprechend in eine zur Führungs- einrichtung bzw. zur Werkzeugaufspannplatte parallelen Ebene " unter dieser gelagert sind; in diesem Fall leiten die zweiten Rollen der Hebel einen wesentlichen Teil der Kräfte nach unten in das Gestell und in das Maschinenfunda- ment ein, so dass während der Beschleunigungsphase im Leer- hub und während der Bremsphase im Arbeitshub an den Lagern der beiden Hebel eine schräg zur Werkzeugbewegung gerich¬ tete resultierende Kraft in das Gestell eingeleitet wird. Der Teil der Kräfte, der nach unten in das Gestell und in das Fundament eingeleitet wird, führt wegen der Masse des Gestells und des Fundaments zu weniger Anregung von
Schwingungen der Maschine. Die Maschine zeichnet sich des¬ halb durch einen sehr ruhigen Lauf aus, was bei den hohen Genauigkeitsanforderungen in der Mikromechanik ein bedeuten¬ der Vorteil ist. Darüberhinaus ist ein ruhiger Lauf eine Voraussetzung für eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit. Zu¬ gleich bedeutet ein ruhiger Lauf geringeren Verschleiß und erlaubt den Einsatz einer Kamera für Bilderkennung und Bild¬ vermessung.
Das unbewegliche Teil des Kurvengetriebes, an dem.die Hebel gelagert sind, ist zweckmäßigerweise eine Zugstrebe. Vor¬ zugsweise wird die Zugstrebe durch die Aufspannplatte für die Werkzeuge selbst gebildet. Das hat den Vorteil, dass die Aufspannplatte nur auf Zug beansprucht wird. Sie wird deshalb beim Preß- und Druckvorgang nicht verformt, sondern im Gegen¬ teil durch die Zugkräfte sogar gestreckt. Das kommt einer präzisen Lagerung der zu bearbeitenden Werkstücke und einer präzisen Führung der Werkzeuge sehr entgegen, was bei mikro¬ mechanischen Bearbeitungen, wie sie an mikroelektronischen Bauteilen nötig sind, ein wesentlicher Vorteil ist.
Dass man die Hebel nahe bei den Werkzeugen, vorzugsweise un¬ mittelbar an der Aufspannplatte anlenkt, hat den weiteren Vor¬ teil, dass damit ein kompakter Aufbau der Werkzeug- und Ge- triebeanordnung optimal möglich ist, der weiterhin dadurch gefördert wird, dass erfindungsgemäss die zweiten Rollen eines jeden Hebels nahe bei den Werkzeugen, vorzugsweise dicht unter der Aufspannplatte oder sogar in einer Ausnehmung der Aufspannplatte angeordnet werden. Dadurch werden die Hebel sehr kurz und trägheitsarm.
Nach einem weiteren bevorzugten Merkmal der Erfindung ist die zweite Rolle eines jeden Hebels, welche in der unmittelbaren Nachbarschaft der Werkzeuge bzw. der Aufspannplatte liegt, kleiner als die erste Rolle. Das ist möglich, weil sie nicht die höheren Bearbeitungskräfte übertragen muss, denn diese werden von den beiden anderen, einander diametral gegenüber¬ liegenden ersten Rollen übertragen.
Weil die zweiten Rollen kleiner sein können, wird nochmals ein dichteres Heranrücken der Kurvenbahnen an die Aufspannplatte möglich, verbunden mit einer entsprechenden Verkürzung der bei¬ den Hebel, was sich wiederum günstig in einer Verkleinerung der Massenträgheit auswirkt. Die geringe Massenträgheit in Kombi¬ nation mit dem Antrieb über komplementäre Kurvenbahnen hat zur Folge, dass man zur Beschleunigung mit einem kleinen
Antriebsmoment auskommt, welches unterhalb der reinen Bear¬ beitungsmomente liegt, so dass es möglich ist, im Antriebs¬ strang des Kurvengetriebes eine Überlastkupplung mit ent¬ sprechend niedriger Ansprechschwelle vorzusehen. Ausserdem verkleinert jede Verkleinerung der Antriebsmomente die Kräfte, die zur Anregung von Schwingungen führen können.
Für ein schwingungsarmes, präzises Arbeiten der Werkzeuge ist auch eine spielfreie Kopplung der Hebel, welche die Werkzeuge betätigen, mit den Kurvenbahnen von Bedeutung. Hier bewährt sich einmal mehr der Antrieb der Werkzeuge über komplementäre Kurvenbahnen, die von je zwei in Umfangsrichtung gegenein¬ ander versetzten Rollen am einen Schenkel eines zweischenkligen Hebels abgetastet werden. Ein besonders geringes Spiel in der Kopplung der Hebel mit den Kurvenbahnen erreicht man nämlich bei einer Weiterbildung der Erfindung, gemäss welcher der die
Rollen tragende Schenkel der Hebel in. einen Hauptschenkel, der die erste Rolle trägt, und einen demgegenüber schwächeren Nebenschenkel verzweigt ist, der die zweite Rolle trägt. Der Nebenschenkel kann schwach ausgebildet sein, weil er nur die für das Rückholen der Werkzeuge (Leerhub) benötigten Kräfte übertragen können muss, und diese Kräfte sind sehr viel ge¬ ringer als die Kräfte, die der Hauptschenkel beim Arbeitshub übertragen muss. Während der Hauptschenkel gemessen an den auftretenden Kräften starr sein muss, kann der Nebenschenkel demgegenüber so schwach sein, dass er, wenn die Rollen den Kurvenbahnen mit etwas Druck angelegt werden, elastisch ge¬ bogen wird. Auf diese Weise erreicht man, dass die Rollen unter Ausnutzung des Zurückfederns des schwachen Neben¬ schenkels den Kurvenbahnen absolut spielfrei anliegen, wenn die Lage der Schwenkachse des Hebels in Bezug auf die Kurven¬ scheiben so gewählt ist, dass die Rollen ständig mit leichtem Andruck den Kurvenbahnen anliegen. Solange die Rollen den Kurvenbahnen spielfrei anliegen, kann es zu einer zusätzlichen Schwingungsanregung durch ein Kurvenspiel nicht kommen, und das ist umso länger gewährleistet, je schwächer der Neben¬ schenkel des Hebels ist, denn je schwächer der Nebenschenkel ist, desto größer ist der Federweg bei der federnden Anlage der Rolle des Nebenschenkels und desto länger dauert es, bis der Hebel nachgestellt werden oder ausgetauscht werden muss, um Kurvenspiel zu vermeiden.
Die Verwendung von Kurvenscheiben, die aussen abgetastet wer¬ den, ermöglicht eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, die darin besteht, dass wenigstens die ersten Rollen, die die Kräfte beim Arbeitshub übertragen, vorzugsweise auch die zweiten Rollen, die die Kräfte beim Leerhub übertragen, nicht nur einseitig, sondern beidseitig in ihrem Hebel gelagert
sind. Dadurch wird die Anordnung aus Hebel und Rollen besonders steif und dadurch die Betätigung der Werkzeuge und die von ihnen ausgeführte Bearbeitung besonders präzise.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung sind die Hebel in Lagerböcken gelagert, welche parallel zur Achse der Kurven- bahneπ vorzugsweise längs der Aufspannplatte verschiebbar sind. Dadurch sind die Werkzeugstationen bequem längs der Aufspann¬ platte verstellbar; die Kurvenscheiben sind natürlich ent- sprechend längs der Welle, auf der sie befestigt sind, ver¬ schiebbar. Die Hebel können mit ihren Lagerböcken zur Auf- und Abrüstung senkrecht zu ihrer seitlichen Aufspannfläche an der Werkzeugaufspannplatte entnommen werden.
Die Kurvenbahn und Komplementärkurvenbahn, die von dem einen Hebel abgetastet werden, und die Kurvenbahn und Komplementär¬ kurvenbahn, die von dem anderen Hebel abgetastet werden, sind vorzugsweise gleichachsig angeordnet, könnten aber auch auf zwei getrennten, zueinander parallelen Achsen angeordnet sein und werden synchron angetrieben.
Der Erfindungsgedanke kann auch übertragen werden auf Werkzeug¬ maschinen, in denen eine bewegliche Werkzeughälfte (Stempel) gegen eine feststehende Werkzeughälfte (Matrize) arbeitet, so dass nur ein Hebel und ein Paar aus Kurvenbahn und Komplementär¬ kurvenbahn benötigt wird. Eine solche Maschine ist Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 2.
Hege zur Ausführung der Erfindung
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen die beigefügten Zeichnungen.
Figur 1 zeigt schematisch die Anordnung eines Kurvenge¬ triebes und einer Werkzeugaufspannplatte mit Werk¬ zeugaufspanneinrichtungen in einer Werkzeugmaschine mit Blickrichtung in Richtung der Antriebswelle des Kurvengetriebes,
Figur 2 zeigt schematisch und teilweise im Schnitt die Drauf¬ sicht auf die Anordnung gemäss Figur 1 bei entfernter Aufspannplatte,
Figur 3 zeigt ein Beschleunigungsdiagramm.
Figur 4 zeigt eine Anordnung wie in Figur 1 , aber mit ge¬ änderter Gestalt der Hebel, und
Figur 5 zeigt als Detail die zweiseitige Lagerung einer Rolle in ihrem Hebel.
Auf einem Maschinengestell 10 ist das Gehäuse 11 eines Kurven- getriebes angebracht, welches nach oben hin durch eine waage¬ rechte Aufspannplatte 8 verschlossen ist. Auf der Aufspannplat¬ te 8 werden die Bearbeitungswerkzeuge aufgespannt. Die Werkzeuge bestehen aus zwei gegeneinander arbeitenden Werkzeughälften 12 und 13 , welche von der Werkzeugführung 1 in waagerechter Rich- tung Z gegenläufig und zueinander geführt werden. Um sie hin und her zu bewegen wirken zwei zweiarmige Hebel 3a und 3b auf sie ein, welche um waagerechte Achsen 14 schwenkbar in Lager¬ böcken 7 gelagert sind, welche durch eine Nut-und-Feder-Ver- bindung 15 mit der Aufspannplatte 8 verbunden und in deren Längsrichtung verschiebbar sind. Der obere Schenkel 23a bzw. 23b des jeweiligen Hebels ist mit den Werkzeughälften 13 bzw. 12 verbunden. Der untere Schenkel 33a bzw. 33b des je¬ weiligen Hebels verzweigt sich in zwei Abschnitte, welche
an ihrem Ende jeweils eine erste größere Rolle 6a bzw. 6b und eine kleinere Rolle 4a bzw. 4b tragen, die Kurvenbahnen anliegen, die an der Stirnseite von Kurvenscheiben ausge¬ bildet sind. Die Kurvenscheiben sind auf einer gemeinsamen Welle 5 in der Mitte unter der Aufspannplatte 8 befestigt. Die Rolle 6a liegt einer Kurvenscheibe 22a, die Rolle 6b einer Kurvenscheibe 22b, die Rolle 4a einer Kurvenεcheibe 21a und die Rolle 4b einer Kurvenscheibe 21b an. Diese vier Kurvenscheiben könnten auch durch eine einzige Scheibe er- setzt werden, auf deren Stirnseite vier Kurvenbahnen ausge¬ bildet sind. Die Rollen 4a und 4b befinden sich unmittelbar unterhalb der.Aufspannplatte 8 und ragen teilweise in eine Ausnehmung 18 der Aufspannplatte hinein; sie befinden sich ausserdem in Bezug auf die Welle 5 in etwa in 90"-Stellung zu den Rollen 6a und 6b, welche einander diametral gegen¬ überliegend etwa in Höhe der Welle 5 angeordnet sind. Die Kurvenbahn der Kurvenscheibe 21a ist komplementär zur Kurven¬ bahn der Kurvenscheibe 22a und gegenüber dieser in Umfangs- richtung um ca. 90° versetzt. Entsprechend hat die Kurven- Scheibe 21b eine Kurvenbahn, welche komplementär zur Kurven¬ bahn der Kurvenscheibe 22b und dieser gegenüber in Umfangs- richtung um ca. 90° versetzt ist. Durch die gewählte Art der Anordnung sind die Rollen 4a und 4b sowie 6a und 6b praktisch spielfrei auf den Kurvenscheiben 21a, 21b, 22a und 22b ge- führt und-die Hebel 3a und 3b sind optimal kurz.
Um in der Werkzeugmaschine mehrere Bearbeitungen gleichzeitig durchführen zu können, sind drei Werkzeugpositionen vorge¬ sehen;- bei anderen Ausführungsbeispielen können auch mehr als drei Werkzeugpositionen vorgesehen sein; dementsprechend be¬ finden sich auf der in den Gehäusewänden 9 gelagerten Welle 5 drei Gruppen von Kurvenscheiben, welche vorzugsweise auf der Welle 5 verschiebbar sind-
Die Hebel 3a und 3b sind baugleich ausgeführt und einander symmetrisch gegenüberliegend angeordnet. Die beiden Rollen 4a und 6a bzw. 4b und 6b eines jeden Hebels 3a bzw. 3b stel¬ len im Zusammenspiel mit der Lagerung des Hebels um dessen Achse 14 eine formschlüssige Verbindung mit dem jeweiligen Kurvenscheibenpaar 21a und 22a bzw. 21b und 22b her.
Um ein niedriges Massenträgheitsmoment und damit kleine Massenträgheitskräfte der Hebel 3a und 3b bei der Be- schleunigung zu erreichen, sind die Hebel so kurz wie möglich, die unteren Schenkel 33a und 33b der beiden Hebel möglichst dicht unter der Aufspannplatte 8 an¬ geordnet und die Rollen 4a und 4b klein ausgebildet, jedenfalls kleiner als die Rollen 6a und 6b, welche die Bearbeitungskräfte übertragen müssen. Die kleinen Rollen 4a und 4b werden nur durch die bei der Beschleunigung auftretenden Massenträgheitskräfte des Hebels 3a bzw. 3b und der reduzierten Masse des bewegten Teils des daran hängenden Werkzeuges belastet. Durch die Anordnung der Rollen 4a und 4b senkrecht über der Welle 5 werden die von ihnen aufgenommenen Beεchleunigungskräfte, welche vom Kurvenanstiegswinkel abhängen, im wesentlichen senkrecht in das Maschinengestell und weiter in den Boden einge¬ leitet. Wegen der dabei beteiligten großen Gestellmasse und der guten Fußdämpfung der Massen wird die Beschleuni¬ gungsamplitude stark verkleinert und die Maschine wird deshalb nicht mehr so stark zu Schwingungen angeregt, son¬ dern läuft sehr viel ruhiger, was einerseits zu geringerem Verschleiß führt, andererseits aber auch zu höherer Präzision beim Arbeiten, weil die Werkstücke und die
Werkzeuge ruhiger liegen. Die Abstützung der Bearbeitungs¬ kräfte in den Werkzeugen übernehmen die Rollen 6a und 6b über die dicht benachbarten Kurvenscheiben 22a und 22b, welche breiter sind als die komplementären Kurvenschei- ben 21a und 21b. Hinsichtlich der Bearbeitungskräfte liegt
ein geschlossener Kraftfluß vom Werkstück über die Werk¬ zeughälfte 12, den Hebel 3a, die Rolle 6a, die Kurven¬ scheiben 22a und 22b, die Rolle 6b, den Hebel 3b und die Werkzeughälfte 13 zurück zum Werkstück vor. Die Aufspann- platte 8 wird dabei über die Drehachsen 14 der Hebel nur auf Zug belastet und unterliegt keiner Verformung.
Figur 3 zeigt schematisch am Beispiel eines sich über einen Umfangswinkel von 150° erstreckenden Kurvenverlaufs K den- zeitlichen Verlauf der Geschwindigkeit V und der Beschleuni¬ gung B an einem Hebel zwischen Kurvenscheibe und Werkzeug. Beim Einfahren einer Werkzeughälfte in Richtung Z auf ein Werkstück erfährt die große Rolle 6a bzw. 6b eine Be¬ schleunigung Bl, jedoch übernimmt das Abbremsen der Einfahr- bewegung die kleine Rolle 4a bzw. 4b und erfährt dabei die Verzögerung B2. Umgekehrt wird bei der Rückzugsbewegung des Werkzeugs zunächst die kleinere Rolle 4a bzw. 4b be¬ lastet und erfährt die Beschleunigung B3, wohingegen das Ab¬ bremsen der Rückzugsbewegung über die größere Rolle 6a bzw. 6b erfolgt und diese dabei die Verzögerung B4 erfährt. Da die kleine Rolle 4a bzw. 4b die Beschleunigungskräfte annähernd senkrecht nach unten (Richtung Ya bzw. Yb in Figur 1) über das Gestell 10 in den Boden einleitet und damit praktisch unschädlich macht, kommen für eine Schwingungsanregung in der Ebene der Aufspannplatte 8 nur noch die Massenbe¬ schleunigungskräfte in Betracht, die von den großen Rollen 6a und 6b übertragen werden. Die Zeitbasis für die Schwingungs¬ anregung ist gegeben durch den zeitlichen Abstand der Maxima
von Bl und B4. Würden jedoch wie im Stand der Technik die kleineren Rollen 4a und 4b fehlen, müssten die von ihnen aufgenommenen Beschleunigungskräfte ebenfalls von den Rollen 6a bzw. 6b aufgenommen und übertragen werden; sie würden dann ebenfalls zur Schwingungsanregung in der Ebene der Aufspannplatte 8 beitragen, und zwar mit einer Zeitbasis entsprechend dem Abstand der Maxima von Bl und B2 bzw. von B3 und B4, welcher sehr viel kleiner ist als der Abstand der Maxima von Bl und B4, so dass die An- regungsfrequenzen erfindungsgemäss um ein Mehrfaches un¬ ter den Anregungsfrequenzen beim Stand der Technik liegen, was sehr erwünscht ist.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass man anhand der Figur 1 anschaulich sieht, dass bei der gewählten Anordnung der kleinen Rollen 4a und 4b in der Mitte über den Kurvenschei¬ ben und dicht unter der Aufspannplatte 8 leicht ein seit¬ liches Herausnehmen der Hebel 3a und 3b senkrecht zur Auf¬ spannfläche der Lagerböcke 7 möglich ist, wodurch eine gute Zugangsmöglichkeit zum Kurvengetriebe und dessen Verstellung gewährleistet- wird.
Das Ausführungsbeispiel in Figur 4 unterscheidet sich von dem in Figur 1 darin, dass die Schenkel 33a und 33b der Hebel 3a und 3b in einen kräftigen Hauptschenkel 34a bzw.
34b und in einen demgegenüber wesentlich schwächeren Nebel¬ schenkel 35a bzw. 35b verzweigt sind. Der Hauptschenkel 34a bzw. 34b trägt jeweils die erste Rolle 6a bzw. 6b zur Über¬ tragung der Kräfte beim Arbeitshub. Der Nebenschenkel 35a
bzw. 35b trägt jeweils die kleinere Rolle 4a bzw. 4b zur Übertragung der Kräfte beim Leerhub. Weil der Nebenschenkel sehr viel schwächer ist als der Hauptschenkel, kann der Nebenschenkel 35a bzw. 36a etwas zurückfedern, wenn man die beiden Rollen 6a und 4a bzw. 6b und 4b mit etwas Druck auf ihren Kurvenscheiben laufen läßt. Durch die geringe federnde Auslenkung des Nebenschenkels, welche die An¬ triebsmomente nicht wesentlich erhöht, wird eine absolut spielfreie Kopplung zwischen den Kurvenscheiben 21a, 21b, ' 22a, 22b und den Rollen 6a, 6b, 4a, 4b, erreicht.
Wie Figur 5 zeigt, ist der Hauptschenkel 34a bzw. 34b zweck- mässigerweise gabelförmig ausgebildet und die Rolle 6a bzw. 6b darin beidseitig gelagert, so dass die Anordnung aus Hebel 3a bzw. 3b und Rolle 6a bzw. 6b recht steif ist.
Im Ausführungsbeispiel gemäss Figur 1 oder Figur 4 kann eine der Werkzeughälften, z.B. die Werkzeughälfte 13, stationär sein. Dann entfallen die Hebel 3b und die zugehörigen Kurven- Scheiben 21b und 22b . Auch diese Maschine hat einen ruhigeren Lauf, wenn auch die Welle 5 stärker einseitig belastet wird.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Die Erfindung ist besonders geeignet für Werkzeugmaschinen zum Stanzen und Formen der Anschlußbeinchen von integrierten Schaltkreisen, welche der Werkzeugmaschine in einem metalli¬ schen Trägerband (Leadframe) hängend zugeführt werden.