Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
PUNCHING AND EMBOSSING MACHINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/017327
Kind Code:
A1
Abstract:
The device for punching or embossing hollow cylindrical workpieces (1), having a punch (2) and a die (3) which can, so as to interact with one another in an axis of action (W), be adjusted radially towards the inner or outer surface of the workpiece (1) into predetermined positions with respect to the vertical axis (V) of the workpiece (1), has, in one embodiment, a common guide body (6) in which both guide means (5; 11), which are coupled to the punch (2) and die (3) respectively, are arranged so as to be movable parallel to one another and to the axis of action (W). Here, the guide means (5; 11) each have a preferably electronically controllable drive means (7; 12) which is connected in a form-fitting manner to the guide body (6) and is movable with respect to the guide body (6) in the event of activation. It is thereby possible to control the movements of the punch (2) and die (3) individually in a very precise and fast manner, and to permit, in a very flexible manner, practically any desired movement profile in order to carry out a predetermined punching or embossing machining process of the workpiece (1). By means of the form-fitting connection of the drive means (7; 12) to the guide body (6), a good transmission of force is permitted even for very high forces, as can occur during the punching or embossing process, even during very small stroke movements.

Inventors:
DERIAZ DANIEL (CH)
Application Number:
PCT/EP2006/065260
Publication Date:
February 14, 2008
Filing Date:
August 11, 2006
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
GROB ERNST FA (CH)
DERIAZ DANIEL (CH)
International Classes:
B21D28/28; B26D5/08; B30B1/18
Foreign References:
EP1074320A12001-02-07
DE29711993U11997-11-06
EP0284321A21988-09-28
EP1600224A12005-11-30
Attorney, Agent or Firm:
KEMENY AG PATENTANWALTBUERO (Postfach 3414, Luzern, CH)
Download PDF:
Claims:

Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Stanzen oder Prägen von hohlzylindrischen Werkstücken (1) mit einem Stempel (2) und einer Matrize (3), welche miteinander in einer Wirkachse (W) zusammenwirkend radial gegen die Innen- oder Aussenfläche des Werkstückes (1) in bezüglich der Längsachse (L) des Werkstückes (1) vorbestimmte Positionen zustellbar sind und jeweils mit einem Führungsmittel (5; 11) gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (5; 11) jeweils ein steuerbares Antriebsmittel (7; 12) aufweisen und ein Führungskörper (6) ausgebildet ist, in welchem mindestens ein Führungsmittel (5; 11) parallel zur Wirkachse (W) verschiebbar angeordnet ist, welches formschlüssig mit dem Antriebsmittel (7; 12) des betreffenden Führungsmittels (5; 11) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Führungsmittel (11) im ersten Führungsmittel (5) verschiebbar angeordnet ist und das Antriebsmittel (12) des zweiten Führungsmittels (11) formschlüssig mit dem ersten Führungsmittel (5) verbunden ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (5; 11) im Führungskörper (6) verschiebbar angeordnet sind und die Antriebsmittel (7; 12) formschlüssig mit dem Führungskörper (6) verbunden sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel (7; 12) einen

Torquemotor aufweist, dessen Stator (8; 13) direkt mit dem jeweiligen Führungsmittel (5; 11) verbunden ist und dessen Rotor (9; 14) ein Gewinde aufweist, welches in ein Gewinde eines mit dem Führungskörper (6) resp. dem ersten Führungsmittel (5) verbundenen Koppelelementes (15) eingreift.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (15) als Gewindespindel ausgeführt ist, welche vorzugsweise parallel zur Wirkachse (W) ausgerichtet ist.

β. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (15) mit dem Führungskörper (6) resp. dem ersten Führungsmittel (5) derart verschiebbar verbunden ist, dass das Koppelelement (15) parallel zur Wirkachse (W) verschiebbar oder parallel oder konzentrisch zur Wirkachse (W) verdrehbar resp. rotierbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (5; 11) als mindestens zwei parallel angeordnete Stangen, vorzugsweise mit rundem Querschnitt, ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Führungsmittel (5) mit einem ersten Werkzeugträger (4) verbunden ist, welcher Ausnehmungen zur Durchführung des anderen Führungsmittels

(11) aufweist, welches andere Führungsmittel (11) mit einem zweiten Werkzeugträger (10) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass beide Werkzeugträger (4; 10) im Bereich der Wirkachse (W) Werkzeughalter zur lösbaren Befestigung sowohl von Stempeln (2) wie von Matrizen (3) aufweisen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Werkzeugträger (4) in Längsschnitt im Wesentlichen L-förmig ausgebildet ist und der Werkzeughalter an einem vom freien Ende des Werkzeugträgers (4) in die Wirkachse (W) hineinragenden Haken (4a) ausgebildet ist.

11. Verfahren zum Stanzen oder Prägen von hohlzylindrischen Werkstücken (1) mit einem Stempel (2) und einer Matrize (3) , welche miteinander in einer Wirkachse (W) zusammenwirkend radial gegen die Innen- oder Aussenflache des Werkstückes (1) in bezüglich der Vertikalachse (V) des Werkstückes (1) vorbestimmte Positionen zugestellt werden und jeweils mit einem Führungsmittel (5; 11) gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass Stempel (2) und Matrize (3) jeweils mit einem eigenen Antriebsmittel (7;12), welches jeweils steuerbar ausgebildet ist, parallel zueinander radial in Bezug auf das Werkstück (1) verschiebbar geführt werden und radial zugestellt resp. ausgefahren werden, wobei mindestens ein Führungsmittel (5; 11) in einem Führungskörper (6) gelagert ist.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (5; 11) in einem gemeinsamen Führungskörper (6) gelagert sind.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel (7; 12) entsprechend der am Werkstück (1) auszubildenden Stanzung oder Prägung angesteuert werden, jeweils unter Berücksichtigung der Werkstückeigenschaften am Bearbeitungsort des Werkstückes (D .

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel (7; 12) elektrisch betrieben und mechanisch formschlüssig jeweils mit einem Koppelelement (15; 15') verbunden werden, welches mit dem Führungskörper (6) und/oder einem Führungsmittel (5; 11) verbunden ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel (7; 12) als Torquemotoren betrieben werden, deren Rotoren (9; 14) jeweils über ein Gewinde mit dem Koppelelement (15; 15') verbunden werden, wobei das Koppelelement (15; 15') vorzugsweise als Gewindestange ausgebildet ist.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass für die Positionierung von Matrize (3) und Stempel (2) für einen Bearbeitungsprozess resp. nach Beendigung des Bearbeitungsprozesses an einem Werkstück (1) das Koppelelement (15) gegenüber dem Führungskörper (6) bewegt resp. verschoben wird. 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmittel (7; 12) gemeinsam durch Verdrehen des Koppelelementes (15) gegenüber dem Führungskörper (6) verschoben werden.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche llbis 17, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende eines Stanzvorganges, nach der maximalen Zustellung des Stempels (2) , beim Rückzug des Stempels (2) die Matrize (3) gleichzeitig ein kurzes Stück in Rückzugsrichtung des Stempels (2) bewegt wird und erst danach in entgegengesetzter Richtung zurückgezogen wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das kurze Stück einen Bruchteil der Arbeitstiefe des Stempels (2) beträgt. 20. Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken mit dem

Stempel von der Aussenseite des Werkstückes nach Innen nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des Stanzvorganges, nach der maximalen Zustellung des Stempels (2), vor dem Rückzug des Stempels (2) die Matrize (3) resp. der Werkzeughalter der Matrize (3) an die der Bearbeitungsstelle radial gegenüberliegende Innenseite des Werkstückes (1) bewegt und in Anschlag gebracht wird, und erst danach der Stempel (2) zurückgezogen wird.

Description:

Stanz- und Prägemaschine

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 11.

Stanz- und 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 oder zum Durchschlag gebracht wird. 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.

Als Werkstücke werden mit derartigen Maschinen vornehmlich Metalle bearbeitet, was bedingt, 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.

Gerade bei der Bearbeitung von zylindrischen Hohlkörpern treten nun Probleme einerseits aufgrund der teilweise sehr kleinen Abmessungen der Werkstücke und andererseits bei der Positionierung des Stempels und Matrize auf, insbesondere, wenn das zylindrische Werkstück entlang seines Umfanges an bestimmten, häufig in regelmässigem Abstand befindlichen Stellen bearbeitet werden soll.

Herkömmliche mechanische Maschinen für die Bearbeitung solcher Werkstücke von Innen nach Aussen können wegen der grossen Hubbewegungen des Stempels für kleine Werkstücke nicht eingesetzt werden, da diese Bewegungen im Innenbereich des Werkstückes nicht ausgeführt werden können. 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 maximale Arbeitsgeschwindigkeit ein, was sich insbesondere bei Werkstücken auswirkt, bei welchen ein grosse Anzahl von Stanz- oder Prägevorgänge entlang ihrem Umfang durchzuführen sind.

Aus der EP 1 074 320 ist nun eine mit einem mechanischen Antrieb ausgestattete Maschine bekannt, welche kurzhubige Bewegungen der Werkzeuge ausführen kann und sich damit auch für die Bearbeitung von kleinen Werkstücken eignet. Der Antrieb von Stempel wie auch von Matrize erfolgt dabei über eine gemeinsame Antriebswelle, ist damit also mechanisch gekoppelt. Diese Maschine eignet sich sehr gut für die Bearbeitung von zylindrischen Werkstücken mit homogener Wandstärke. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, eine Vorrichtung mit mechanischem Antrieb zu finden, welche in der Lage ist, kurzhubige Bewegungen auszuführen, dabei aber eine hohe Flexibilität in Bezug auf die Einstellbarkeit des Zusammenspiels zwischen Stempel und Matrize erlaubt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Merkmalen der weiteren Ansprüche 2 bis 10.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung zum Stanzen oder Prägen von hohlzylindrischen Werkstücken mit einem Stempel und einer Matrize, welche miteinander in einer Wirkachse zusammenwirkend radial gegen die Innen- oder Aussenfläche des Werkstückes in bezüglich der Vertikalachse des Werkstückes vorbestimmte Positionen zustellbar sind und

jeweils mit einem Führungsmittel gekoppelt sind, weisen die Führungsmittel jeweils ein steuerbares Antriebsmittel auf. Weiter ist ein Führungskörper ausgebildet, in welchem mindesten ein Führungsmittel zur Wirkachse verschiebbar angeordnet ist, welches formschlüssig mit dem

Antriebsmittel des betreffenden Führungsmittels verbunden ist.

Damit ist es möglich, die Bewegungen von Stempel und Matrize einzeln sehr präzise und schnell zu steuern und damit sehr flexibel praktisch jeden beliebigen

Bewegungsablauf zur Ausführung einer vorbestimmten Stanzoder Prägebearbeitung des Werkstückes zu ermöglichen.

Beispielsweise ist das zweite Führungsmittel im ersten Führungsmittel verschiebbar angeordnet und das Antriebsmittel des zweiten Führungsmittels ist formschlüssig mit dem ersten Führungsmittel verbunden. Damit wird praktisch eine serielle Verbindung resp. Koppelung der Antriebsmittel mit den Führungsmitteln und damit den Werkzeugen, d.h. Stempel und Matrize, realisiert.

Alternativ sind die Führungsmittel im Führungskörper verschiebbar angeordnet und die Antriebsmittel sind formschlüssig mit dem gemeinsamen Führungskörper verbunden. Damit wird praktisch eine parallel Verbindung resp. Koppelung der Antriebsmittel mit den Führungsmitteln und damit den Werkzeugen, d.h. Stempel und Matrize, realisiert.

Durch die formschlüssige Verbindung der Antriebsmittel mit dem Führungskörper wird eine gute Kraftübertragung auch für sehr hohe Kräfte, wie sie beim Stanz- oder Prägevorgang

auftreten können, auch bei sehr kleinen Hubbewegungen ermöglicht .

Die Antriebsmittel sind vorteilhaft elektronisch steuerbar ausgeführt wodurch die Bewegungen für den Stempel und die Matrize sehr präzise ausgeführt werden können und damit eine sehr genaue Stanz- und Prägeausführung gewährleistet wird. Die Abstimmung der beiden Bewegungen von Stempel und Matrize können zudem sehr einfach über eine entsprechend eingerichtet Steuerung erfolgen, d.h. es wird eine den Bedürfnissen entsprechend angepasste, d.h. gesteuerte, elektronische Koppelung der Bewegung von Stempel und Matrize realisiert. Im Gegensatz zu rein mechanischen Koppelungen bei bekannten Vorrichtungen, welche jeweils einen Austausch der ebenfalls mechanischen Koppelungselemente wie beispielsweise Steuerscheiben benötigen, können damit vorteilhaft sehr schnell und ohne Eingriff in die Vorrichtung oder Unterbruch des Betriebes der Vorrichtung änderungen oder Umstellungen der Bewegungskoppelung durchgeführt werden.

Damit können beispielsweise die Zustellwerte von Stempel und Matrize im Betrieb angepasst und geändert werden, was insbesondere beim Einsatz an Werkstücken mit unterschiedlichen Wandstärken im Bereich der Bearbeitungsstelle von grossem Vorteil ist.

Beispielsweise weist das Antriebsmittel einen Torquemotor auf, dessen Stator direkt mit den jeweiligen Führungsmitteln verbunden ist und dessen Rotor ein Gewinde aufweist, welches in ein Gewinde eines mit dem

Führungskörper resp. dem ersten Führungsmittel verbundenen Koppelelementes eingreift. Derartige Motoren erlauben einerseits eine hochpräzise Steuerung, d.h. Positionierung des Motors und erlauben andererseits die übertragung von hohen Drehmomenten, was in einer grossen zulässigen

Bearbeitungskraft resultiert. Durch die Kraftübertragung mit Gewinde wird eine in Bearbeitungsrichtung praktisch spielfreie mechanische Koppelung zwischen dem Führungskörper und den Werkzeugen, d.h. dem Stempel und der Matrize, realisiert, welche auch sehr hohe Kräfte übertragen kann. Da der Führungskörper direkt mit dem Maschinenrahmen verbunden ist, an welchem auch der Werkstückträger angeordnet ist, wird eine exakte Positionierung der Werkzeuge in Bezug auf das Werkstück realisiert.

Beispielsweise ist das Koppelelement als Gewindespindel ausgeführt, welche vorzugsweise parallel zur Wirkachse ausgerichtet ist. Eine derartige Spindel lässt sich sehr präzise herstellen und leitet die Antriebs- resp. Bearbeitungskräfte optimal in den Führungskörper resp. das Antriebsmittel ein.

Beispielsweise ist das Koppelelement mit dem Führungskörper resp. dem ersten Führungsmittel derart verschiebbar verbunden, dass das Koppelelement parallel zur Wirkachse verschiebbar oder parallel oder konzentrisch zur Wirkachse verdrehbar resp. rotierbar ist. Damit kann eine gemeinsame Bewegung von Stempel und Matrize zum Werkstück erfolgen, ohne dass hierfür die Antriebsmittel eingesetzt werden müssen. Diese Verschiebung kann beispielsweise durch

manuell betätigbare Mittel oder durch separate Antriebe realisiert werden.

Beispielsweise sind die Führungsmittel als mindestens zwei parallel angeordnete Stangen, vorzugsweise mit rundem Querschnitt, ausgebildet. Damit lassen sich die Führungsmittel optimal und praktisch spielfrei im Führungskörper anordnen und auch bewegen.

Beispielsweise ist ein Führungsmittel mit einem ersten Werkzeugträger verbunden, welcher Ausnehmungen zur Durchführung des anderen Führungsmittels aufweist, welches andere Führungsmittel mit einem zweiten Werkzeugträger verbunden ist. Dabei weisen beispielsweise beide Werkzeugträger im Bereich der Wirkachse Werkzeughalter zur lösbaren Befestigung sowohl von Stempeln wie von Matrizen auf. Damit kann die Vorrichtung einfach mit unterschiedlichen Stempeln und Matrizen für verschiedene Werkstücke ausgerüstet werden. Auch kann die Position von Stempel und Matrize beliebig variiert werden, so dass die Vorrichtung sowohl für die Bearbeitung von Aussen nach Innen oder von Innen nach Aussen des Werkstückes eingerichtet werden kann. Auch hier ist die einfache Steuerbarkeit der Bewegungen der Führungsmittel und damit der Werkzeuge, d.h. von Stempel und Matrize, von grossem Vorteil.

Beispielsweise ist der erste Werkzeugträger im Längsschnitt im Wesentlichen L-förmig ausgebildet und der Werkzeughalter ist an einem vom freien Ende in die Wirkachse hineinragenden Haken ausgebildet. Damit können auch tiefe,

hohlzylindrische Werkstücke einfach bearbeitet werden, indem der Haken in den Innenraum des Werkstückes bis praktisch an den Boden des Werkstückes herangeführt werden kann.

Die Aufgabe wird weiter erfindungsgemäss entsprechend den Merkmalen des Verfahrens nach Anspruch 11 gelöst. Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 12 bis 20.

Beim erfindungsgemässen Verfahren zum Stanzen oder Prägen von hohlzylindrischen Werkstücken mit einem Stempel und einer Matrize, welche miteinander in einer Wirkachse zusammenwirkend radial gegen die Innen- oder Aussenfläche des Werkstückes in bezüglich der Längsachse des Werkstückes vorbestimmte Positionen zugestellt werden und jeweils mit einem Führungsmittel gekoppelt sind, werden Stempel und Matrize jeweils mit einem eigenen Antriebsmittel, welches jeweils vorteilhaft elektronisch steuerbar ausgebildet ist, parallel zueinander radial in Bezug auf das Werkstück verschiebbar geführt. Dabei werden sie radial zugestellt resp. ausgefahren, wobei mindestens ein Führungsmittel in einem Führungskörper gelagert ist.

Es ist für den Fachmann klar, dass dieser Führungskörper mit einem Werkstückträger des zu berarbeitenden Werkstückes in Verbindung steht, beispielsweise direkt am Maschinenrahmen der betreffenden Vorrichtung angebracht ist.

Beispielsweise sind die Führungsmittel in einem gemeinsamen Führungskörper gelagert.

Beispielsweise werden die Antriebsmittel entsprechend der am Werkstück auszubildenden Stanzung oder Prägung angesteuert, jeweils unter Berücksichtigung der Werkstückeigenschaften am Bearbeitungsort des Werkstückes. Dabei werden insbesondere die Geschwindigkeit und Bewegungsablauf der Antriebsmittel gesteuert, beispielsweise durch entsprechende Programmierung der Steuerungs-Software. Es wird also eine zur Erzielung einer exakten Prägung oder Stanzung notwendige präzise geometrische Zustellung von Stempel und Matrize in Bezug auf das Werkstück erzielt, welche beispielsweise die Erstellung von mehreren parallelen Nuten mit exakter, vorbestimmter Geometrie auch bei unterschiedlicher Wanddicke, wie sie beispielsweise bei einem konischen Verlauf der Wandung eines Hohlzylinders auftreten kann, erlaubt. Weiter kann beispielsweise auch die Einwirkzeit von Stempel und Matrize genau eingestellt werden.

Beispielsweise werden die Antriebsmittel elektrisch betrieben und mechanisch formschlüssig mit einem Koppelelement verbunden, welches mit dem Führungskörper und/oder einem Führungsmittel verbunden ist. Durch die mechanisch formschlüssige Verbindung wird eine hohe Präzision praktisch ohne Spiel erzielt und die übertragung von hohen Kräften bei kleinen Hubbewegungen ermöglicht, wie sie für Stanz- resp. Prägevorgänge notwendig sind.

Beispielsweise werden die Antriebsmittel als Torquemotoren betrieben, deren Rotor jeweils über ein Gewinde mit dem Koppelelement verbunden werden, wobei das Koppelelement vorzugsweise als Gewindestange ausgebildet ist. Solche

Antriebsmittel lassen sich sehr präzise steuern und ermöglichen die übertragung von hohen Drehmomenten, was zu hohen Bearbeitungskräften führt.

Beispielsweise wird für die gemeinsame Bewegung von Matrize und Stempel für einen Bearbeitungsprozess resp. nach

Beendigung des Bearbeitungsprozesses an einem Werkstück das Koppelelement gegenüber dem Führungskörper bewegt resp. verschoben. Damit lassen sich ohne Aktivierung der Antriebsmittel beide Werkzeuge, d.h. sowohl Stempel wie auch Matrize radial in Bezug auf das Werkzeug gemeinsam bewegen, ohne dass ihre relative Position zueinander beeinflusst wird. Dies kann von Vorteil sein bei der Bearbeitung von eine Verzahnung aufweisenden Werkstücken mit homogener Wandstärke, bei welchen sowohl auf dem Zahnkopf wie im Zahngrund praktisch identische Prägungen oder Stanzungen ausgeführt werden sollen. Damit entfällt die Notwendigkeit, zwischen der Bearbeitung von Zahnkopf und Zahngrund die Werkzeuge neu in Bezug auf ihre relative Position zueinander einzustellen. Dabei werden beispielsweise die Antriebsmittel gemeinsam durch Verdrehen des Koppelelementes gegenüber dem Führungskörper verschoben. Dies erfolgt beispielsweise besonders einfach beim Einsatz einer Gewindestange als Koppelelement, welches im Führungskörper gelagert ist. Die Drehung kann dabei beispielsweise manuell durch einen Operator erfolgen oder ebenfalls steuerbar über einen entsprechenden Antrieb erfolgen. Damit lässt sich dieser Bewegungsprozess in die Steuerung der ganzen Vorrichtung

integrieren und damit der Bearbeitungsprozess komplett automatisieren .

Beispielsweise wird am Ende eines Stanzvorganges, nach der maximalen Zustellung des Stempels, beim Rückzug des Stempels die Matrize gleichzeitig ein kurzes Stück in

Rückzugsrichtung des Stempels bewegt und wird erst danach in entgegengesetzter Richtung zurückgezogen. Dabei beträgt das kurze Stück einen Bruchteil der Arbeitstiefe des Stempels, d.h. in der Regel wenige 1/100 mm. Damit kann gerade bei dünnwandigen Werkstücken verhindert werden, dass sich der Stempel in der gerade erzeugten Ausnehmung verklemmt und beim Ausfahren die Wand des Werkstückes in Ausfahrrichtung des Stempels deformiert. Durch das kurze Mitfahren des Stempels in gleicher Richtung kann sich die Werkstückwand nicht verformen und der Stempel kann in gerader Richtung aus der Ausnehmung ohne Verkanten herausgezogen werden.

Beim Verfahren zur Bearbeitung von Werkstücken mit dem Stempel von der Aussenseite des Werkstückes nach Innen wird beispielsweise am Ende des Stanzvorganges, nach der maximalen Zustellung des Stempels, vor dem Rückzug des Stempels die Matrize resp. der Werkzeughalter der Matrize an die der Bearbeitungsstele radial gegenüberliegende Innenseite des Werkstückes bewegt und in Anschlag gebracht, und wird erst danach der Stempel zurückgezogen. Auch dies ist insbesondere bei dünnwandigen Werkstücken von grossem Vorteil, indem dabei der Werkzeughalter der Matrize das Werkstück radial abstützt und sich damit beim Herausziehen

des Stempels aus der gerade erzeugten Ausnehmung nicht ungewollt verformen kann.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Figuren noch näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 den Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Stanzvorrichtung für das Stanzen von Innen nach Aussen, in der Position vor dem Stanzvorgang;

Fig. 2 den Längsschnitt gemäss Figur 1 in der Position unmittelbar am Ende des Stanzvorganges;

Fig. 3 den Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Stanzvorrichtung für das Stanzen von Aussen nach Innen, in der Position vor dem Stanzvorgang;

Fig. 4 den Längsschnitt gemäss Figur 3 in der Position unmittelbar am Ende des Stanzvorganges;

Fig. 5 den Längsschnitt durch ein Werkstück mit drei Nuteinstichen mit unterschiedlicher Wandstärke;

Fig. 6 den Querschnitt durch das Werkstück von Figur 5; Fig. 7 den Querschnitt durch ein profiliertes

Werkstück mit Ausnehmungen im Zahngrund und Zahnkopf;

Fig. 8 den Teil-Längsschnitt einer erfindungsgemässen Stanzvorrichtung entsprechend Figur 3 mit einem Werkzeughalter in spezieller Position; und Fig. 9 den Längsschnitt einer erfindungsgemässen Stanzvorrichtung in alternativer Bauweise.

In Figur 1 ist Schematisch der Längsschnitt durch eine erfindungsgemäss ausgestaltete Vorrichtung zum Stanzen oder

Prägen von hohlzylindrischen Werkstücken 1 dargestellt.

In der dargestellten Ausführungsform soll eine Stanzung von der Innenseite des Werkstückes her nach Aussen durchgeführt werden. Hierfür wird der Stempel 2 innerhalb des Werkstückes 1 radial nach Aussen weisend positioniert und die Matrize 3 entsprechend dem Stempel 2 radial in Bezug auf die Vertikalachse V des Werkstückes 1 gegenüberstehend positioniert. Sowohl Stempel 2 wie auch Matrize 3 sind in dieser Position vor dem eigentlichen Stanzvorgang von der Oberfläche des Werkstückes 1 entfernt angeordnet, so dass das Werkstück 1 um seine Vertikalachse V in die gewünschte Position rotiert werden kann und gegebenenfalls auch in der Höhe in Bezug auf die Wirkachse W von Stempel 2 und Matrize 3 vertikal bewegt und eingestellt werden kann.

Der Stempel 2 ist an einem Werkzeugträger 4 angeordnet, welcher im Längsschnitt L-förmig ausgestaltet ist und zwei parallele Führungstangen 5 aufweist, welche in einem Führungskörper 6 parallel zur Wirkachse W von Stempel 2 und Matrize 3 verschiebbar angeordnet sind.

Am anderen Ende der Führungsstangen 5 ist ein erster Werkzeugantrieb 7 angeordnet, welcher einen mit den Führungsstangen 5 verbundenen Stator 8 und einen darin zentrisch angeordneten Rotor 9 aufweist. Der

Werkzeugantrieb 7 ist vorteilhaft als Torquemotor ausgebildet, was eine sehr gute und insbesondere präzise Ansteuerung bei hohem übertragbarem Drehmoment erlaubt.

Die Matrize 3 ist ihrerseits an einem zweiten Werkzeugträger 10 angeordnet, welcher ebenfalls zwei parallel angeordnete Führungsstangen 11 aufweist. Diese Führungsstangen 11 sind durch den ersten Werkzeugträger 4 hindurchgeführt und im Führungskörper 6 parallel zur Wirkachse W verschiebbar angeordnet.

Am anderen Ende der Führungsstangen 11 ist ein zweiter Werkzeugantrieb 12 angeordnet, welcher identisch zum ersten Werkzeugantrieb 7 ausgebildet ist und einen mit den Führungsstangen 11 verbundenen Stator 13 und einen darin zentrisch angeordneten Rotor 14 aufweist eines zweiten Torquemotors aufweist.

Die beiden Rotoren 9 resp. 14 der beiden Werkzeugantriebe 7 und 12 sind auf einer gemeinsamen Gewindestange 15 gelagert, welche als Koppelelement zwischen Werkzeugantrieb 7 resp. 12 und dem Führungskörper 6 dient. Durch eine entsprechende Wahl der Lagerelemente kann diese Verbindung praktisch spielfrei realisiert werden. Durch die genau definierten geometrischen Verhältnissen zwischen den Werkzeugen, d.h. dem Stempel 2 resp. Matrize 3, und dem Werkstück 1 können damit sehr präzise Bearbeitungen durch entsprechende Ansteuerung der Werkzeugantriebe 7 resp. 12 erzielt werden.

Durch Betätigung der beiden Werkzeugantriebe 7 und 12 können Stempel 2 und Matrize 3 resp. die jeweiligen

Werkzeugträger 4 resp. 10 unabhängig voneinander präzise entlang der Achse W gegen das Werkstück 1 zugestellt resp. ausgefahren werden. Damit können sowohl Positionierbewegungen wie auch die eigentlichen

Arbeitsbewegungen einfach, präzise und schnell ausgeführt werden.

In Figur 2 ist der Längsschnitt von Figur 1 in der Endposition der Werkzeuge, d.h. von Stempel 2 und Matrize 3, beispielsweise im Falle einer Stanzung dargestellt.

Dank der einfachen Einstellbarkeit der Werkzeuge können damit beispielsweise auch nachgeschliffene Werkzeuge eingesetzt werden, ohne dass hierfür die Vorrichtung durch mechanische Mittel nachjustiert zu werden braucht. Die durch das Nachschleifen verursachten geometrischen Veränderungen an den Werkzeugen können einfach durch entsprechende Programmierung der Werkzeugantriebe 7 und 12 kompensiert werden, d.h. durch entsprechende Anpassungen der Bewegung der Werkzeugantriebe 7 und 12 und damit der Bewegung der Werkzeuge.

Auch können durch diese einfache Einstellbarkeit nicht- axialsymmetrische Werkstücke 1 bearbeitet werden, d.h. beispielsweise unrunde Werkstücke 1, indem beim Rotieren des Werkstückes 1 um seine Vertikalachse V für die Ausführung von Stanzungen oder Prägungen am gesamten Umfang der jeweils in der Wirkachse W liegende Radius der Wandung des Werkstückes 1 für die Positionierung und Zustellung der Werkzeuge berücksichtigt wird.

Es spielt auch grundsätzlich keine Rolle, ob die Bearbeitung von Innen nach Aussen oder von Aussen nach Innen des Werkstückes erfolgt. So ist in Figur 3 der Längsschnitt durch eine erfindungsgemässe Stanzvorrichtung dargestellt, bei welcher der Stempel 2 am zweiten

Werkzeugträger 10 und die Matrize 3 am ersten Werkzeugträger 4 angeordnet ist.

In Figur 4 ist auch hier die Endposition der Werkzeuge, d.h. von Stempel 2 und Matrize 3, beispielsweise im Falle einer Stanzung von Aussen nach Innen dargestellt.

Der Werkzeugträger 4 weist vorteilhaft einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt auf und besitzt einen nach oben in den Hohlraum des Werkstückes 1 einfahrbaren Haken 4a auf. Die Breite dieses Hakens 4a ist kleiner als der Innendurchmesser des Werkstückes 1, so dass der Haken 4a zusammen mit dem an seinem oberen Ende angebrachten Werkzeug, z.B. der Matrize 3, radial in Bezug auf die Wand des Werkstückes 1 frei bewegt werden kann.

Vorteilhaft sind an diesem oberen Ende des Hakens 4a wie auch am zweiten Werkzeugträger 10 Werkzeugaufnahmen angeordnet, um die Werkzeuge, d.h. Stempel 2 und Matrize 3, lösbar mit dem jeweiligen Werkzeugträger 4 resp. 10 zu verbinden.

Figuren 5 und β zeigen nun den Längs- resp. Querschnitt durch ein Werkstück 1, welches eine Profilierung in Längsrichtung, d.h. im Wesentlichen parallel zur Vertikalachse V, aufweist. Dabei ist herstellungsbedingt die Wandstärke entlang der Tiefe des Werkstückes 1 nicht gleich gross, sondern weist durch eine konische Form eine unterschiedliche Dicke dl .. d2 auf. Wenn nun auf unterschiedlichen Tiefen des Werkstückes 1 identische Prägungen oder Stanzungen ausgeführt werden müssen, so müssen Stempel 2 und Matrize 3 auf jeder Tiefe tl bis t3 unterschiedlich zugestellt werden. Bei herkömmlichen

Maschinen musste hierfür entweder der Vorgang unterbrochen und die Werkzeuge für jede Bearbeitungstiefe neu justiert werden resp. unterschiedliche Steuerscheiben im Antrieb der Werkzeuge eingebracht werden, oder die Bearbeitung musste auf verschiedenen Arbeitsstationen ausgeführt werden. Die erfindungsgemässe Vorrichtung erlaubt nun die Bearbeitung auch solcher Werkstücke 1 in einem einzigen Arbeitsgang, indem lediglich für jede unterschiedliche Tiefe tl bis t3 eine unterschiedliche Programmierung der Steuerung der Werkzeugantriebe 7 und 12 erfolgt. Bei bekannten geometrischen Verhältnissen kann dies im Voraus erfolgen, so dass kein Unterbruch im Produktionsvorgang auftritt und damit insgesamt eine kürzere Produktionszeit bei hoher Genauigkeit realisiert wird. Wie aus dem Querschnitt von Figur 6 hervorgeht, wird hier beispielsweise keine vollständige Stanzung mit Materialauswurf durchgeführt, sondern am Bearbeitungsort 16 wird das Material des Werkstückes 1 als Wulst 17 nach Aussen ausgebogen, wobei jeweils oben und unten ein Spalt gebildet wird.

Weiter eignet sich die erfindungsgemäss Vorrichtung resp. Verfahren für die Bearbeitung von oben bereits erwähnten profilierten Werkstücken 1, bei welchen Stanzungen sowohl im Zahngrund 1' wie auch im Zahnkopf 1' ' entlang des Umfanges des Werkstückes 1 erstellt werden sollen, wie in Figur 7 dargestellt ist.

Hier muss alternierend die Positionierung der Werkzeuge, d.h. von Stempel 2 und Matrize 3, jeweils auf den entsprechenden Radius rl resp. r2 angepasst werden, wogegen

die eigentliche Bearbeitungsbewegung bei identischer Wandstärke im Zahngrund 1 ' wie im Zahnkopf 1 ' ' beibehalten werden kann. Aber selbst wenn diese unterschiedlich sein sollten, lässt sich das mit der erfindungsgemässen Vorrichtung leicht kompensieren, ohne dass dies die Bearbeitungszeit beeinflusst.

Durch die einfache Einstellbarkeit der Bewegung von Stempel 2 und Matrize 3 kann praktisch jede Stanz- oder Prägeform entsprechend dem Material und geometrischen Verhältnissen des Werkstückes 1 optimal vorgewählt resp. eingestellt werden. Dabei können insbesondere auch die Geschwindigkeit der Bewegung von Stempel 2 und Matrize 3 sowie die Bewegungsrichtung flexibel eingestellt werden.

Diese Eigenschaft kann beispielsweise dazu verwendet werden, die Matrize 3 bei der Rückzugbewegung des Stempels 2 nach erfolgter Prägung resp. Stanzung zuerst ein kleines Stück in derselben Bewegungsrichtung wie der Stempel 2 laufen zu lassen. Damit kann vorteilhaft ein Verkanten des Stempels 2 in der gerade erzeugten Ausnehmung zu verhindern. Durch ein solches Verkanten kann sonst eine unbeabsichtigte Verformung des Werkstückes 1 am Bearbeitungsort auftreten und das Werkstück 1 beschädigen oder unbrauchbar machen. Eine solche Bewegung liegt typischerweise im Bereich von wenigen Hundertstel- Millimeter.

Beispielsweise bei nicht profilierten, glatten Werkstücken 1 kann vorteilhaft nach jedem Stanz- oder Prägevorgang die Matrize 3 von der Wand des Werkstückes 1 abgehoben werden, damit beim Rotieren des Werkstückes 1 um seine

Vertikalachse V oder Verschieben entlang seiner Vertikalachse V zur Positionierung für den folgenden Stanzoder Prägevorganges die Bildung eines Stanzgrates oder von Schleifspuren in der Werkstückoberfläche vermieden werden. Als weitere, einfach zu realisierende Option besteht die Möglichkeit, beim Stanz- resp- Prägevorgang von Aussen nach Innen die im Innern des Werkstückes 1 angeordnete Matrize 3 resp. den Werkzeugträger 4 radial gegen die der Bearbeitungsstelle gegenüberliegende Wand des Werkstückes 1 zu bewegen, wie in Figur 8 dargestellt. Nach dem erfolgten Stanz- resp. Prägevorgang wird dabei der Stempel 2 zunächst in seiner Endposition belassen und die Matrize 3 nach Innen weggefahren, bis der Rücken des Hakens 4a gegen die Innenseite des Werkstückes 1 in Anschlag gelangt. Wenn nun der Stempel 2 radial nach Aussen vom Werkstück 1 zurückgezogen wird, wird das Werkstück in radialer Richtung durch den Haken 4a gestützt und kann nicht durch den Stempel 2 nach Aussen weggezogen und damit unbeabsichtigt verformt werden. Durch die erfindungsgemässe Vorrichtung resp. das erfindungsgemässe Verfahren wird eine rationelle Stanzung resp. Prägung insbesondere der Zylinderwände von hohlzylindrischen Werkstücken 1 geschaffen, die flexibel und einfach einstellbar ist und präzise Resultate erzielt. Es ist für den Fachmann klar, wie eine solche Vorrichtung aufgebaut ist, insbesondere wie die Werkzeugaufnahme und der Maschinenrahmen auszubilden sind, auch wenn in den Figuren der Beispiele lediglich die Werkstücke und der mit

der Vorrichtung verbundene Führungskörper 6 schematisch dargestellt sind.

In Figur 9 ist schematisch der Längsschnitt durch eine erfindungsgemäss alternativ ausgestaltete Vorrichtung zum Stanzen oder Prägen von hohlzylindrischen Werkstücken 1 dargestellt .

Die Matrize 3 ist an einem Werkzeugträger 4 angeordnet, welcher im Längsschnitt L-förmig ausgestaltet ist und zwei parallele Führungstangen 5 aufweist, welche in einem Führungskörper 6 parallel zur Wirkachse W von Stempel 2 und Matrize 3 verschiebbar angeordnet sind.

Am anderen Ende der Führungsstangen 5 ist ein erster als Torquemotor ausgebildeter Werkzeugantrieb 7 angeordnet, welcher einen mit den Führungsstangen 5 verbundenen Stator 8 und einen darin zentrisch angeordneten Rotor 9 aufweist.

Der Stempel 2 ist seinerseits an einem zweiten Werkzeugträger 10 angeordnet, welcher ebenfalls zwei parallel angeordnete Führungsstangen 11 aufweist. Diese Führungsstangen 11 sind nun im ersten Werkzeugträger 4 parallel zur Wirkachse W verschiebbar angeordnet.

Am anderen Ende der Führungsstangen 11 ist ein zweiter als Torquemotor ausgebildeter Werkzeugantrieb 12 angeordnet, welcher analog zum ersten Werkzeugantrieb 7 ausgebildet ist und einen mit den Führungsstangen 11 verbundenen Stator 13 und einen darin zentrisch angeordneten Rotor 14 aufweist.

Die beiden Rotoren 9 resp. 14 der beiden Werkzeugantriebe 7 und 12 sind jeweils auf einer eigenen Gewindestange 15 resp. 15' gelagert, welche als Koppelelement zwischen

Werkzeugantrieb 7 resp. 12 und dem Führungskörper 6 resp. dem ersten Werkzeugträger 4 dient. Durch eine entsprechende Wahl der Lagerelemente kann diese Verbindung praktisch spielfrei realisiert werden. Durch die genau definierten geometrischen Verhältnissen zwischen den Werkzeugen, d.h. dem Stempel 2 resp. Matrize 3, und dem Werkstück 1 können damit sehr präzise Bearbeitungen durch entsprechende Ansteuerung der Werkzeugantriebe 7 resp. 12 erzielt werden.