Werkzeugmaschine mit Werkzeucr-Hnbantrieb Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit wenigstens ei- ner Werkzeughalterung, an welcher ein Stanzwerkzeug anordenbar ist sowie mit einem Werkzeug-Hubantrieb, mittels dessen die Werkzeughalterung zu dem Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine hin und zurück in einer Hubrichtung bewegbar ist, wobei die Werkzeughalterung eine zu dem Arbeitsbereich der Werkzeugma- schine hin mündende und in Hubrichtung durchlässige Öffnung aufweist Eine derartige Werkzeugmaschine ist offenbart in EP 0 417 836 EI, Der Stand der Technik betrifft eine Stanzmaschine mit einer heb-und senkbaren Matrize. Die Hubbewegung der Matrize wird mittels eines Werkzeug-Hubantriebes erzeugt, der seinerseits eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit sowie ein Keilgetrie- be umfasst. Die Kolben-Zylinder-Einheit ist liegend angeordnet und bewegt einen ersten Getriebekeil des Keilgetriebes in hori- zontaler Richtung. Der erste Getriebekeil-ist an seiner nach oben weisenden Seite mit einer gegen die Horizontale geneigten Keilfläche versehen. An dieser Keilfläche des ersten Getriebe- keils ist ein zweiter Getriebekeil des Keilgetriebes mit einer entsprechenden Keilfläche abgestützt. Der zweite Getriebekeil lagert an seiner Oberseite einen Matrizenhalter und über diesen die anzuhebende oder abzusenkende Matrize. Mittels des Keilge- triebes wird die horizontal gerichtete Antriebsbewegung der Kolben-Zylinder-Einheit in eine vertikale Bewegung der Matrize umgesetzt. Neben der Matrize sind auch der Matrizenhalter sowie die Getriebekeile des Keilgetriebes mit in vertikaler Richtung durchlässigen Öffnungen versehen, durch welche beispielsweise an der Bearbeitungsstelle entstehender Stanzabfall den Arbeits- bereich der Maschine verlassen kann.

Aufgrund der beschriebenen Konfiguration baut der Werkzeug-Hub- antrieb der vorbekannten Stanzmaschine und somit auch die Stanzmaschine selbst verhältnismäßig groß. Den Stand der Technik dahingehend weiterzubilden, dass sich ei- ne kompakte Bauweise des Werkzeug-Hubantriebes und somit eine kompakte Bauweise der Gesamtmaschine ergibt, hat sich die vor- liegende Erfindung zum Ziel gesetzt.

Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch die Werkzeugma- schine nach Patentanspruch l. Im Falle der Erfindung ist dem- nach ein Werkzeug-Hubantrieb mit einem Spindeltrieb vorgesehen, dessen wenigstens eine Spindel in Hubrichtung verläuft. Jeden- falls quer zu der Hubrichtung und bei ensprechender Gestaltung auch in Hubrichtung baut der erfindungsgemäße Werkzeug-Huban- trieb ausgesprochen kompakt. Gleichzeitig wird ein sich in Hub- richtung in der Öffnung der Werkzeughalterung fortsetzender Durchlass freigelassen. Die Zugänglichkeit des Arbeitsbereiches der Werkzeugmaschine bzw. des Bearbeitungswerkzeuges durch die Werkzeughalterung hindurch wird folglich durch das Vorhanden- sein des Werkzeug-Hubantriebes nicht beeinträchtigt. Der Durch- lass kann beispielsweise bei in der Werkzeughalterung eingebau- ter Stanzmatrize dazu dienen, Stanzabfall aus dem Arbeitsbe- reich der Werkzeugmaschine abzuführen. Lässt sich an der Werk- zeughalterung alternativ zu einem Stanzwerkzeug etwa ein Laser- schneidkopf anbringen, so kann diesem der von der Strahlquelle stammende Laserstrahl durch den von dem Spindeltrieb und/oder dem Drehantrieb des Werkzeug-Hubantriebes freigelassenen Durch- lass hindurch zugeleitet werden.

Besondere Ausführungsarten der in Patentanspruch 1 beschriebe- nen Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen 1 bis 10.

Gemäß Patentanspruch 2 wird der sich in Hubrichtung in der Öff- nung der Werkzeughalterung fortsetzende Durchlass von der In- nenaussparung einer Hohlspindel des Spindeltriebes ausgebildet.

Diese Erfindungsbauart zeichnet sich durch eine besondere Kom- paktheit aus.

Ausweislich Patentanspruch 3 kann der Spindeltrieb erfindungs- gemäßer Werkzeugmaschinen mehrere Spindel-Spindelmutter-Einhei- ten umfassen, die um den sich in der Öffnung der Werkzeughalte- rung fortsetzenden Durchlass herum angeordnet sind. Auch ist es im Sinne der Erfindung denkbar, eine Spindel-Spindelmutter-Ein- heit mit einer den genannten Durchlass ausbildenden Hohlspindel vorzusehen und darüber hinaus wenigstens eine weitere Spindel- Spindelmutter-Einheit von dem Durchlass beabstandet anzuordnen.

Die genannten Mehrspindellösungen zeichnen sich generell durch eine hohe Dynamik aus. Sie gestatten es, schnelle kurze Hübe der Werkzeughalterung mit hohen Beschleunigungen auszuführen.

Darüber hinaus erlaubt die Verwendung einer Mehrzahl von Spin- del-Spindelmutter-Einheiten die Übertragung besonders großer Kräfte. Schließlich können bei Einsatz mehrerer Spindel-Spin- delmutter-Einheiten diese selbst bei den auszuführenden Hüben als Verdrehsicherung der Werkzeughalterung bzw. eines mit der Werkzeughalterung versehenen Gehäuses genutzt werden. Aufwändi- ge Maßnahmen zur Verdrehsicherung erübrigen sich dementspre- chend. Dieser Umstand wiederum trägt zu einer kompakten Bau- weise der Gesamtanordnung bei.

Für erfindungsgemäße Werkzeugmaschinen bevorzugte Möglichkeiten zur Konfiguration des Drehantriebes des Werkzeug-Hubantriebes sind in den Patentansprüchen 4 bis 9 beschrieben.

Die genannten Antriebs-Hohlräder mit Innenaussparung sind im Interesse einer kompakten Bauweise des Drehantriebes und somit des gesamten Werkzeug-Hubantriebes vorgesehen. Eine besonders platzsparende Anordnung ergibt sich, wenn ein Antriebs-Hohlrad eine oder mehrere Spindel-Spindelmutter-Einheiten ohne Zwi- schengetriebe antreibt (Patentanspruch 5). In diesem Fall be- darf es zwischen dem Antriebs-Hohlrad und der oder den betref- fenden Spindel-Spindelmutter-Einheiten lediglich einer Kupp- lung. Denkbar sind elastische ebenso wie starre, schaltbare ebenso wie nicht schaltbare Kupplungen.

Eine besondere Kompaktheit des Werkzeug-Hubantriebes ergibt sich, wenn das Antriebs-Hohlrad von dem Rotor eines als An- triebsmotor für den Werkzeug-Hubantrieb dienenden Elektromotors ausgebildet ist (Patentanspruch 6). Insbesondere wenn als Elek- tromotor ein Torque-Motor zum Einsatz kommt, können auf den oder die Spindeltriebe hohe Drehmomente ohne Zwischengetriebe übertragen werden.

Ausweislich Patentanspruch 7 umgreift das Antriebs-Hohlrad die wenigstens eine anzutreibende Spindel-Spindelmutter-Einheit.

Gemäß den Patentansprüchen 8 und 9 kann ein und dasselbe An- triebs-Hohlrad zum gemeinschaftlichen Antrieb einer Mehrzahl von Spindel-Spindelmutter-Einheiten dienen.

Der kompakte Werkzeug-Hubantrieb erfindungsgemäßer Werkzeugma- schinen lässt sich insbesondere zum Antrieb von Stanzstempeln und/oder von Stanzmatrizen einsetzen (Patentanspruch 10). Als Hübe können dabei sowohl Arbeitshübe zur stanzenden Werkstück- bearbeitung als auch Stellhübe zur Positionierung des betref- fenden Stanzwerkzeuges ausgeführt werden.

Nachstehend wird die Erfindung anhand schematischer Darstellun- gen zu Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine Stanzmaschine mit Stanzmatrize und Stanzstempel in stark schematisierter, teilgeschnittener Gesamt- darstellung, Fig. 2 einen Längsschnitt eines Hubantriebes erster Bauart für die Stanzmatrize nach Fig. 1, Fig. 3 einen Querschnitt des Hubantriebes nach Fig. 2 mit einer in Fig. 2 senkrecht zu der Zeichenebene und in Richtung der Linie III-III verlaufenden Schnittebene, Fig. 4 einen Längsschnitt eines Hubantriebes zweiter Bauart für die Stanzmatrize nach Fig. 1, Fig. 5 einen Querschnitt des Hubantriebes nach Fig. 4 mit einer in Fig. 4 senkrecht zu der Zeichenebene und in Richtung der Linie V-V verlaufenden Schnittebene, Fig. 6 einen Längsschnitt eines Hubantriebes erster Bauart für den Stanzstempel nach Fig. 1 und Fig. 7 einen Längsschnitt eines Hubantriebes zweiter Bauart für den Stanzstempel nach Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 besitzt eine Stanzmaschine 1 ein C-förmiges Ma- schinengestell 2 mit einem oberen Gestellschenkel 3 und einem unteren Gestellschenkel 4. An dem freien Ende des oberen Ge- stellschenkels 3 ist ein Stanzstempel 5 in einer durch einen Doppelpfeil veranschaulichten Hubrichtung 6 heb-und senkbar.

Bewirkt wird die Hubbewegung des Stanzstempels 5 mittels eines nachstehend im Einzelnen beschriebenen Werkzeug-Hubantriebes.

Dem Stanzstempel 5 gegenüberliegend ist an dem freien Ende des unteren Gestellschenkels 4 eine Stanzmatrize 7 angeordnet. Auch diese ist mittels eines im Folgenden noch näher erläuterten Werkzeug-Hubantriebes in der Hubrichtung 6 bewegbar. Sowohl der Stanzstempel 5. als auch die Stanzmatrize 7 sind um eine in der Hubrichtung 6 verlaufende Drehachse in Richtung eines Doppel- pfeils 8 dreheinstellbar. Sowohl die Dreheinstellung als auch die Hubbewegung des Stanzstempels 5 und der Stanzmatrize 7 er- folgen numerisch gesteuert.

Unterhalb der Stanzmatrize 7 ist im Innern des unteren Gestell- schenkels 4 ein Sammelbehälter 9 für Stanzabfall vorgesehen.

Mittels des Stanzstempels 5 und der Stanzmatrize 7 erstellte Fertigteile werden über eine in einen. Werkstücktisch 10 inte- grierte und in Richtung eines Doppelpfeils 11 hin und her schwenkbare Klappe 12 aus dem Arbeitsbereich der Stanzmaschine abgeführt.

Mit der Stanzmaschine 1 zu bearbeiten ist in dem gezeigten Bei- spielsfall ein Blech 13, das durch eine in dem Rachenraum zwi- schen dem oberen Gestellschenkel 3 und dem unteren Gestell- schenkel 4 untergebrachte Koordinatenführung 14 in bekannter Weise gegenüber dem Stanzstempel 5 und der Stanzmatrize 7 posi- tioniert wird.

Ein Werkzeug-Hubantrieb erster Bauart, ist als Werkzeug-Huban- trieb 15 im Detail in den Fign. 2 und 3 dargestellt. Er umfasst einen Spindeltrieb 16 mit einer Spindel-Spindelmutter-Einheit 17 sowie einem hierfür vorgesehenen Drehantrieb 18. Teile der Spindel-Spindelmutter-Einheit 17 sind eine als Hohlspindel aus- gebildete Spindel 19 sowie eine Spindelmutter 20. Die Spindel 19 verläuft mit einer Achse 21 in der Hubrichtung 6. Sie ist an einem Gehäuse 22 des Werkzeug-Hubantriebes 15 um die Achse 21 drehbar und in Richtung der Achse 21 unverschiebbar gelagert.

In ihrem Innern weist sie eine an beiden axialen Enden offene Innenaussparung 23 auf.

Der Drehantrieb 18 für die Spindel-Spindelmutter-Einheit 17 ist elektromotorischer Bauart. Ein Torque-Motor 24 dient als An- triebsmotor und ist mit einem Stator 25 an dem Gehäuse 22 des Werkzeug-Hubantriebes 15 gelagert. Ein Rotor 26 des Torque-Mo- tors 24 läuft um die Achse 21 der Spindel 19 um und ist an ei- nem Außenflansch der Spindel 19 mit dieser starr gekuppelt. Ein in Fig. 2 erkennbares Gehäuse des Torque-Motors 24 ist in Fig.

3 der Einfachheit halber nicht dargestellt.

Die Spindelmutter 20 der Spindel-Spindelmutter-Einheit 17 ist mit einer Werkzeughalterung 27 für die Stanzmatrize 7 antriebs- verbunden. Eine entsprechende Formschlussverbindung 28 zwischen der Spindelmutter 20 und der Werkzeughalterung 27 ist in Rich- tung der Achse 21 der Spindel 19 und somit in der Hubrichtung 6 wirksam. Eine Mitnahme der Werkzeughalterung 27 sowie der Spin- delmutter 20 durch die um die Achse 21 umlaufende Spindel 19 wird durch eine nicht im Einzelnen gezeigte Drehsicherung der Werkzeughalterung 27 verhindert. Eine Dreh-Einstellbewegung der Werkzeughalterung 27 um die Achse 21 der Spindel 19 kann jedoch mittels eines Stellmotors 29 ausgeführt werden. Der Stellmotor 29 dient zur. Einstellung der Stanzmatrize 7 in Richtung des Doppelpfeils 8 in Fig. 1. Bei der Dreheinstellung der Werkzeug- halterung 27 bzw. der Stanzmatrize 7 ist die Drehsicherung der Werkzeughalterung 27 außer Funktion gesetzt.

Mittels des Werkzeug-Hubantriebes 15 ist die Stanzmatrize 7 in der Hubrichtung 6 heb-und senkbar. In Fig. 2 ist die Stanzma- trize 7 in ihrer oberen Endstellung gezeigt. Diese Stellung nimmt die Stanzmatrize 7 bei der stanzenden Bearbeitung des Bleches 13 ein. Ist nach der Erstellung einer Stanzung das Blech 13 mittels der Koordinatenführung 14 gegenüber dem Stanz- stempel 5 und der Stanzmatrize 7 zu verschieben, so wird die Stanzmatrize 7 mittels des Werkzeug-Hubantriebes 15 abgesenkt.

Auf diese Art und Weise wird vermieden, dass das Blech 13 bei seiner anschließenden Bewegung mittels der Koordinatenführung 14 an seiner Unterseite mit der Stanzmatrize 7 in Kontakt ist und sich infolgedessen Kratzer an der Unterseite des Bleches 13 bilden. Denkbar ist darüber hinaus die Verwendung des Werkzeug- Hubantriebes 15 zur Ausführung der für die stanzende Bearbei- tung des Bleches 13 erforderlichen Arbeitshübe. In diesem Fall wird die Relativbewegung zwischen Stanzstempel 5 und Stanzma- 'trize 7 bei in der Hubrichtung 6 ortsfestem Stanzstempel 5 durch Hubbewegung der Stanzmatrize 7 erzeugt.

Einen Werkzeug-Hubantrieb zweiter Bauart zum Anheben und Absen- ken der Stanzmatrize 7 zeigen die Figuren 4 und 5 in Form eines Werkzeug-Hubantriebes 30. Dieser umfasst einen Spindeltrieb 31 mit insgesamt acht Spindel-Spindelmutter-Einheiten 32 und einem Drehantrieb 33.

Jede der Spindel-Spindelmutter-Einheiten 32 weist eine Spindel 34 sowie eine darauf aufsitzende Spindelmutter 35 auf. Achsen 36 der Spindeln 34 verlaufen in der Hubrichtung 6. An einem Ge- häuse 37 des Werkzeug-Hubantriebes 30 sind die Spindeln 34 um ihre Achsen 36 drehbar und in Achsrichtung unverschiebbar gela- gert. Jede der Spindeln 34 ist mit einem außenverzahnten Außen- bund 38 versehen.

Zum gemeinschaftlichen Drehen der Spindeln 34 dient ein Torque- Motor 39 mit einem Stator 40 und einem Rotor 41. Letzterer läuft um eine sich in der Hubrichtung 6 erstreckende Achse um und kämmt an einer Innenverzahnung 42 mit den Außenverzahnungen der Außenbunde 38 an den Spindeln 34. Ebenso wie der Rotor 26 des Torque-Motors 24 nach den Fign. 2 und 3 bildet auch der Ro- tor 41 des Torque-Motors 39 ein Antriebs-Hohlrad mit Innenaus- sparung.

Über eine Formschlussverbindung 43 sind die Spindelmuttern 35 der Spindel-Spindelmutter-Einheiten 32 in der Hubrichtung 6 wirksam mit der Werkzeughalterung 27 für die Stanzmatrize 7 verbunden. Durch einen Stellmotor 44 ist die mittels des Werk- zeug-Hubantriebs 30 heb-und senkbare Werkzeughalterung 27 in Richtung des Doppelpfeils 8 in Fig. 1 dreheinstellbar.

Eine Öffnung 45 im Innern der Werkzeughalterung 27 fluchtet ge- mäß den Fign. 2 und 3 mit der einen Durchlass ausbildenden In- nenaussparung 23 der dort vorgesehenen Spindel 19, im Falle der Verhältnisse nach den Fign. 4 und 5 mit einem Durchlass in Form eines Freiraums 46, um den herum die Spindel-Spindelmutter-Ein- heiten 32 angeordnet sind und der von dem Törque-Motor 39 um- schlossen wird. Durch die Öffnung 45 der Werkzeughalterung 27 und die Innenaussparung 23 der Spindel 19 bzw. den Freiraum 46 zwischen den Spindel-Spindelmutter-Einheiten 32 kann bei der Bearbeitung des Blechs 13 erzeugter Stanzabfall unter Schwer- kraftwirkung den Arbeitsbereich der Stanzmaschine 1 verlassen.

Ebenso wie der Werkzeug-Hubantrieb 15 gemäß den Fign. 2 und 3 kann auch der Werkzeug-Hubantrieb 30 nach den Fign. 4 und 5 so- wohl eine Zustellbewegung als auch einen Arbeitshub der Stanz- matrize 7 bewirken. Ein in Fig. 6 dargestellter Werkzeug-Hubantrieb 47 sowie ein in Fig. 7 gezeigter Werkzeug-Hubantrieb 48 dienen zur Bewegung des Stanzstempels 5 in der Hubrichtung 6. In seinem konstruktiven Aufbau entspricht der Werkzeug-Hubantrieb 47 für den Stanzstem- pel 5 dem Werkzeug-Hubantrieb 15 für die Stanzmatrize 7. Der Werkzeug-Hubantrieb 48 für den Stanzstempel 5 ist im Wesentli- chen baugleich mit dem Werkzeug-Hubantrieb 30 für die Stanzma- trize 7. Für die Bauteile der Werkzeug-Hubantriebe 47,48 wer- den dieselben Bezugszeichen verwendet wie für die entsprechen- den Bauteile der Werkzeug-Hubantriebe 15,30.

Wird an den Werkzeughalterungen 27 der Figuren 6 und 7 anstelle des gezeigten Stanzstempels 5 ein Laserschneidkopf angebracht, so kann der diesem zuzuführende Laserstrahl seinen Weg durch die Innenaussparung 23 bzw. den Freiraum 46 und die Öffnung 45 in der Werkzeughalterung 27 nehmen.