EP1502673A1 - Werkzeugmaschine mit Werkzeug-Hubantrieb - Google Patents

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EP1502673A1
EP1502673A1 EP03017009A EP03017009A EP1502673A1 EP 1502673 A1 EP1502673 A1 EP 1502673A1 EP 03017009 A EP03017009 A EP 03017009A EP 03017009 A EP03017009 A EP 03017009A EP 1502673 A1 EP1502673 A1 EP 1502673A1
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EP
European Patent Office
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spindle
drive
tool
machine tool
tool holder
Prior art date
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EP03017009A
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English (en)
French (fr)
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EP1502673B1 (de
Inventor
Christoph Schmidt
Werner Erlenmaier
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Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Original Assignee
Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
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Publication date
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Application filed by Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG filed Critical Trumpf Werkzeugmaschinen SE and Co KG
Priority to AT03017009T priority patent/ATE324199T1/de
Priority to EP20030017009 priority patent/EP1502673B1/de
Priority to PCT/EP2004/006948 priority patent/WO2005016573A1/de
Priority to JP2006521410A priority patent/JP4681549B2/ja
Publication of EP1502673A1 publication Critical patent/EP1502673A1/de
Priority to US11/341,861 priority patent/US8001877B2/en
Application granted granted Critical
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Priority to US13/213,822 priority patent/US8413558B2/en
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D28/00—Shaping by press-cutting; Perforating
    • B21D28/02—Punching blanks or articles with or without obtaining scrap; Notching
    • B21D28/20—Applications of drives for reducing noise or wear
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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49995—Shaping one-piece blank by removing material
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    • Y10T83/00—Cutting
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    • Y10T83/8745—Tool and anvil relatively positionable
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    • Y10T83/8821—With simple rectilinear reciprocating motion only
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    • Y10T83/929—Tool or tool with support
    • Y10T83/9411—Cutting couple type
    • Y10T83/9423—Punching tool
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00—Cutting
    • Y10T83/929—Tool or tool with support
    • Y10T83/9457—Joint or connection
    • Y10T83/9473—For rectilinearly reciprocating tool
    • Y10T83/9476—Tool is single element with continuous cutting edge [e.g., punch, etc.]

Definitions

  • the invention relates to a machine tool with at least one Tool holder to which a punching tool can be arranged is as well as with a tool-lifting drive, by means of which Tool holder to the work area of the machine tool back and forth in a stroke direction is movable, the Tool holder one to the working area of the machine tool towards opening and in the stroke direction permeable opening having.
  • Such a machine tool is disclosed in EP 0 417 836 B1.
  • the prior art relates to a punching machine with a raisable and lowerable die.
  • the lifting movement of the die is generated by means of a tool lifting drive, in turn a hydraulic piston-cylinder unit and a wedge gear includes.
  • the piston-cylinder unit is arranged horizontally and moves a first gear wedge of the wedge in horizontal Direction.
  • the first gear wedge is at his after top-facing side with an inclined to the horizontal Provided wedge surface.
  • At this wedge surface of the first gear wedge is a second gear wedge of the wedge gear with a supported corresponding wedge surface.
  • the second gear wedge superimposed on its top a die holder and over this the die to be raised or lowered.
  • the wedge gear By means of the wedge gear is the horizontally directed drive movement of Piston-cylinder unit in a vertical movement of the die implemented.
  • the die holder In addition to the matrix are also the die holder as well the gear wedges of the wedge gear in the vertical direction permeable openings provided by which, for example at the processing point resulting punching waste the work area leave the machine.
  • the tool lift drive is built the previously known punching machine and thus also the Punching machine itself relatively large.
  • the machine tool according to claim 1 is therefore a tool lifting drive provided with a spindle drive, whose at least one spindle extends in the stroke direction.
  • a is in the stroke direction continuing in the opening of the tool holder Passage released.
  • the accessibility of the work area the machine tool or the machining tool through the Tool holder through is consequently by the presence of the tool lifting drive is not affected.
  • the passage can for example be installed in the tool holder Punching die serve to punching waste from the work area remove the machine tool.
  • the spindle drive according to the invention
  • Machine tools several spindle-spindle nut units include around the hole in the tool holder continuing passage are arranged around. It is too in the context of the invention conceivable, a spindle-spindle nut unit with a hollow spindle forming said passage provide and beyond at least one other spindle-spindle nut unit spaced from the passage to arrange.
  • the mentioned multi-spindle solutions are generally characterized a high dynamic. They allow it, fast short strokes perform the tool holder with high accelerations.
  • the use of a plurality of spindle-spindle nut units allows the transmission is particularly large Forces.
  • this even with the strokes to be carried out as rotation of the tool holder or one with the Tool holder provided housing can be used. elaborate Measures to prevent rotation are unnecessary accordingly. This circumstance in turn contributes to a compact design the overall arrangement.
  • the aforementioned drive ring gears with inner recess are in Interest in a compact design of the rotary drive and thus provided the entire tool lifting drive.
  • a special space-saving arrangement results when a drive ring gear one or more spindle-spindle nut units without intermediate gear drives (claim 5). In this case needs it between the drive ring gear and the one or more concerned Spindle spindle nut units of only one coupling.
  • Conceivable are elastic as well as rigid, switchable as well as non-switchable couplings.
  • a special compactness of the tool lifting drive results itself, when the drive ring gear from the rotor as a drive motor for the tool lifting drive electric motor is formed (claim 6). Especially when as an electric motor a torque motor can be used on the or the spindle drives high torques without intermediate gear be transmitted.
  • the drive ring gear surrounds the at least one spindle-spindle nut unit to be driven.
  • the compact tool lifting drive according to the invention of machine tools can be used in particular for driving punch punches and / or of punching dies (claim 10).
  • Strokes can be both working strokes for punching workpiece machining as well as parking strokes for positioning the concerned Punching tool to be executed.
  • a punching machine 1 has a C-shaped machine frame 2 with an upper frame leg 3 and a lower frame legs 4. At the free end of the upper frame leg 3 is a punch 5 in one by one Double arrow illustrated lifting direction 6 can be raised and lowered. Causes the lifting movement of the punch 5 by means of a hereinafter described in detail tool lifting drive.
  • the punch 5 opposite is at the free end of the lower frame leg 4 a punching die 7 is arranged. Also this is explained in more detail below by means of one Tool lifting drive in der.Hubraum 6 movable. Both the Punch 5 and the punching die 7 are one in the Lifting direction 6 extending axis of rotation in the direction of a double arrow 8 turnable. Both the rotation adjustment as well the lifting movement of the punch 5 and the punching die 7 take place numerically controlled.
  • a collecting container 9 provided for punching waste.
  • Finished parts are integrated into a workpiece table 10 via a and in the direction of a double arrow 11 back and forth pivotable flap 12 from the work area of the punching machine 1 discharged.
  • a sheet 13 which passes through a space between the pharynx the upper frame leg 3 and the lower frame legs 4 accommodated coordinate guide 14 in known Way against the punch 5 and the punching die 7 is positioned becomes.
  • a tool lifting drive of the first type is a tool lifting drive 15 in detail in Figs. 2 and 3 shown. He includes a spindle drive 16 with a spindle-spindle nut unit 17 and a rotary drive provided for this purpose 18. Parts of Spindle spindle nut unit 17 are designed as a hollow spindle Spindle 19 and a spindle nut 20. The spindle 19 runs with an axis 21 in the stroke direction 6. It is on a housing 22 of the tool lifting drive 15 about the axis 21st rotatable and non-displaceably mounted in the direction of the axis 21. In its interior, it has one open at both axial ends Inner recess 23 on.
  • the rotary drive 18 for the spindle-spindle nut unit 17 is electromotive type.
  • a torque motor 24 serves as a drive motor and is connected to a stator 25 on the housing 22 of the Tool Hubantriebes 15 stored.
  • a rotor 26 of the torque motor 24 runs around the axis 21 of the spindle 19 and is at a Outer flange of the spindle 19 rigidly coupled with this.
  • One in Fig. 2 recognizable housing of the torque motor 24 is shown in FIG. 3 not shown for the sake of simplicity.
  • the spindle nut 20 of the spindle-spindle nut unit 17 is with a tool holder 27 for the punching die 7 drivingly connected.
  • a corresponding positive connection 28 between the spindle nut 20 and the tool holder 27 is in the direction the axis 21 of the spindle 19 and thus in the stroke direction. 6 effective.
  • An entrainment of the tool holder 27 and the spindle nut 20 through the spindle 21 revolving around the axis 19 is by a not shown in detail rotation of the Tool holder 27 prevents.
  • a rotary adjustment movement of However, tool holder 27 about the axis 21 of the spindle 19 can be performed by means of a servomotor 29.
  • the servomotor 29 is used to adjust the punching die 7 in the direction of Double arrow 8 in Fig. 1. In the rotary adjustment of the tool holder 27 and the punching die 7 is the rotation of the Tool holder 27 disabled.
  • the punching die 7 in the lifting direction 6 can be raised and lowered.
  • the punching die 7 shown in their upper end position. This position takes the punching die 7 in the punching processing of Sheet 13. Is after creating a punched the Sheet 13 by means of the coordinate guide 14 against the punch 5 and the punching die 7 to move, so will the Punching die 7 lowered by means of the tool lifting drive 15. In this way it is avoided that the sheet 13 at his subsequent movement by means of coordinate guidance 14 on its underside with the punching die 7 is in contact and as a result scratches on the underside of the sheet 13 form. It is also conceivable to use the tool lifting drive 15 for the execution of the punching processing of the sheet 13 required strokes. In this case is the relative movement between punch 5 and punching die 7 at 6 in the stroke direction stationary punches. 5 generated by lifting movement of the punching die 7.
  • a tool lift drive of the second type for lifting and lowering the punching die 7 show the figures 4 and 5 in the form of a Tool Hubantriebes 30.
  • This includes a spindle drive 31st with a total of eight spindle spindle nut units 32 and one Rotary drive 33.
  • Each of the spindle-spindle nut units 32 has a spindle 34 and a seated thereon spindle nut 35.
  • axes 36 of the spindles 34 extend in the stroke direction 6.
  • the spindles 34 On a housing 37 of the tool lifting drive 30, the spindles 34 to their axes 36 rotatably mounted and immovable in the axial direction.
  • Each of the spindles 34 is provided with an externally toothed outer collar 38 provided.
  • a torque motor 39 with a stator 40 and a rotor 41.
  • the latter runs around an axis extending in the stroke direction 6 and meshes with an internal toothing 42 with the external teeth the outer collar 38 on the spindles 34.
  • a drive ring gear with internal recess.
  • An opening 45 in the interior of the tool holder 27 is aligned according to the fig. 2 and 3 with the passage forming an inner recess 23 provided there spindle 19, in the case of Conditions according to FIGS. 4 and 5 with a passage in the form a free space 46, around which the spindle-spindle nut units 32 are arranged and enclosed by the torque motor 39 becomes.
  • Through the opening 45 of the tool holder 27th and the inner recess 23 of the spindle 19 and the free space 46th between the spindle-spindle nut units 32 may in the Processing of the sheet 13 produced punching waste under gravity leave the working area of the punching machine 1.
  • the tool lifting drive 15 according to FIGS. 2 and 3 can also the tool lifting drive 30 according to FIGS. 4 and 5 both a feed movement as well as a working stroke of the punching die 7 effect.
  • tool lifting drive 47 and a in Fig. 7 shown tool lifting drive 48 are used to move the Punch 5 in the stroke direction 6.
  • the Tool lifting drive 48 for the punch 5 is essentially identical to the tool lifting drive 30 for the punching die 7.
  • components of the tool lifting drives 47, 48 are the same reference numerals as used for the corresponding Components of the tool lifting drives 15, 30.

Landscapes

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Abstract

Eine Werkzeugmaschine weist wenigstens eine Werkzeughalterung (27) sowie einen Werkzeug-Hubantrieb (15) auf. An der Werkzeughalterung (27) ist ein Stanzwerkzeug anordenbar. Mittels des Werkzeug-Hubantriebes (15) lässt sich die Werkzeughalterung (27) zu dem Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine hin und zurück in einer Hubrichtung (6) bewegen. Zu diesem Zweck umfasst der Werkzeug-Hubantrieb (15) einen Spindeltrieb (16) sowie einen Drehantrieb (18). Der Spindeltrieb (16) weist wenigstens eine Spindel-Spindelmutter-Einheit (17) mit einer mit ihrer Achse (21) in Hubrichtung (6) verlaufenden Spindel (19) sowie einer darauf aufsitzenden Spindelmutter (20) auf. Die Spindel (19) und die Spindelmutter (20) der Spindel-Spindelmutter-Einheit (17) sind mittels des Drehantriebes (18) relativ zueinander um die Achse (21) der Spindel (19) drehbar und dadurch unter Antreiben der Werkzeughalterung (27) in Richtung der Achse (21) der Spindel (19) relativ zueinander in dieser Richtung bewegbar. Der Spindeltrieb (16) und/oder der Drehantrieb (18) lässt einen sich in Hubrichtung (6) in einer Öffnung (45) der Werkzeughalterung (27) fortsetzenden Durchlass frei. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit wenigstens einer 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 Werkzeugmaschine hin mündende und in Hubrichtung durchlässige Öffnung aufweist.
Eine derartige Werkzeugmaschine ist offenbart in EP 0 417 836 B1. 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 Keilgetriebe umfasst. Die Kolben-Zylinder-Einheit ist liegend angeordnet und bewegt einen ersten Getriebekeil des Keilgetriebes in horizontaler Richtung. Der erste Getriebekeil ist an seiner nach oben weisenden Seite mit einer gegen die Horizontale geneigten Keilfläche versehen. An dieser Keilfläche des ersten Getriebekeils 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 Keilgetriebes 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 Arbeitsbereich der Maschine verlassen kann.
Aufgrund der beschriebenen Konfiguration baut der Werkzeug-Hubantrieb der vorbekannten Stanzmaschine und somit auch die Stanzmaschine selbst verhältnismäßig groß.
Den Stand der Technik dahingehend weiterzubilden, dass sich eine kompakte Bauweise des Werkzeug-Hubantriebes und somit eine kompakte Bauweise der Gesamtmaschine ergibt, hat sich die vorliegende Erfindung zum Ziel gesetzt.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch die Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 1. Im Falle der Erfindung ist demnach ein Werkzeug-Hubantrieb mit einem Spindeltrieb vorgesehen, dessen wenigstens eine Spindel in Hubrichtung verläuft. Jedenfalls quer zu der Hubrichtung und bei ensprechender Gestaltung auch in Hubrichtung baut der erfindungsgemäße Werkzeug-Hubantrieb ausgesprochen kompakt. Gleichzeitig wird ein sich in Hubrichtung 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 Vorhandensein des Werkzeug-Hubantriebes nicht beeinträchtigt. Der Durchlass kann beispielsweise bei in der Werkzeughalterung eingebauter Stanzmatrize dazu dienen, Stanzabfall aus dem Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine abzuführen. Lässt sich an der Werkzeughalterung alternativ zu einem Stanzwerkzeug etwa ein Laserschneidkopf anbringen, so kann diesem der von der Strahlquelle stammende Laserstrahl durch den von dem Spindeltrieb und/oder dem Drehantrieb des Werkzeug-Hubantriebes freigelassenen Durchlass hindurch zugeleitet werden.
Besondere Ausführungsarten der in Patentanspruch 1 beschriebenen Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen 1 bis 10.
Gemäß Patentanspruch 2 wird der sich in Hubrichtung in der Öffnung der Werkzeughalterung fortsetzende Durchlass von der Innenaussparung einer Hohlspindel des Spindeltriebes ausgebildet. Diese Erfindungsbauart zeichnet sich durch eine besondere Kompaktheit aus.
Ausweislich Patentanspruch 3 kann der Spindeltrieb erfindungsgemäßer Werkzeugmaschinen mehrere Spindel-Spindelmutter-Einheiten umfassen, die um den sich in der Öffnung der Werkzeughalterung fortsetzenden Durchlass herum angeordnet sind. Auch ist es im Sinne der Erfindung denkbar, eine Spindel-Spindelmutter-Einheit 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 Spindel-Spindelmutter-Einheiten die Übertragung besonders großer Kräfte. Schließlich können bei Einsatz mehrerer Spindel-Spindelmutter-Einheiten diese selbst bei den auszuführenden Hüben als Verdrehsicherung der Werkzeughalterung bzw. eines mit der Werkzeughalterung versehenen Gehäuses genutzt werden. Aufwändige Maßnahmen zur Verdrehsicherung erübrigen sich dementsprechend. Dieser Umstand wiederum trägt zu einer kompakten Bauweise 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 Zwischengetriebe antreibt (Patentanspruch 5). In diesem Fall bedarf es zwischen dem Antriebs-Hohlrad und der oder den betreffenden Spindel-Spindelmutter-Einheiten lediglich einer Kupplung. 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 Antriebsmotor für den Werkzeug-Hubantrieb dienenden Elektromotors ausgebildet ist (Patentanspruch 6). Insbesondere wenn als Elektromotor 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 Antriebs-Hohlrad zum gemeinschaftlichen Antrieb einer Mehrzahl von Spindel-Spindelmutter-Einheiten dienen.
Der kompakte Werkzeug-Hubantrieb erfindungsgemäßer Werkzeugmaschinen lässt sich insbesondere zum Antrieb von Stanzstempeln und/oder von Stanzmatrizen einsetzen (Patentanspruch 10). Als Hübe können dabei sowohl Arbeitshübe zur stanzenden Werkstückbearbeitung als auch Stellhübe zur Positionierung des betreffenden Stanzwerkzeuges ausgeführt werden.
Nachstehend wird die Erfindung anhand schematischer Darstellungen zu Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine Stanzmaschine mit Stanzmatrize und Stanzstempel in stark schematisierter, teilgeschnittener Gesamtdarstellung,
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 Maschinengestell 2 mit einem oberen Gestellschenkel 3 und einem unteren Gestellschenkel 4. An dem freien Ende des oberen Gestellschenkels 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 Doppelpfeils 8 dreheinstellbar. Sowohl die Dreheinstellung als auch die Hubbewegung des Stanzstempels 5 und der Stanzmatrize 7 erfolgen numerisch gesteuert.
Unterhalb der Stanzmatrize 7 ist im Innern des unteren Gestellschenkels 4 ein Sammelbehälter 9 für Stanzabfall vorgesehen. Mittels des Stanzstempels 5 und der Stanzmatrize 7 erstellte Fertigteile werden über eine in einen Werkstücktisch 10 integrierte und in Richtung eines Doppelpfeils 11 hin und her schwenkbare Klappe 12 aus dem Arbeitsbereich der Stanzmaschine 1 abgeführt.
Mit der Stanzmaschine 1 zu bearbeiten ist in dem gezeigten Beispielsfall ein Blech 13, das durch eine in dem Rachenraum zwischen dem oberen Gestellschenkel 3 und dem unteren Gestellschenkel 4 untergebrachte Koordinatenführung 14 in bekannter Weise gegenüber dem Stanzstempel 5 und der Stanzmatrize 7 positioniert wird.
Ein Werkzeug-Hubantrieb erster Bauart, ist als Werkzeug-Hubantrieb 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 ausgebildete 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 Antriebsmotor und ist mit einem Stator 25 an dem Gehäuse 22 des Werkzeug-Hubantriebes 15 gelagert. Ein Rotor 26 des Torque-Motors 24 läuft um die Achse 21 der Spindel 19 um und ist an einem 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 antriebsverbunden. Eine entsprechende Formschlussverbindung 28 zwischen der Spindelmutter 20 und der Werkzeughalterung 27 ist in Richtung der Achse 21 der Spindel 19 und somit in der Hubrichtung 6 wirksam. Eine Mitnahme der Werkzeughalterung 27 sowie der Spindelmutter 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 Werkzeughalterung 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 Stanzmatrize 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 Stanzstempel 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 Bearbeitung des Bleches 13 erforderlichen Arbeitshübe. In diesem Fall wird die Relativbewegung zwischen Stanzstempel 5 und Stanzmatrize 7 bei in der Hubrichtung 6 ortsfestem Stanzstempel 5 durch Hubbewegung der Stanzmatrize 7 erzeugt.
Einen Werkzeug-Hubantrieb zweiter Bauart zum Anheben und Absenken 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 Gehäuse 37 des Werkzeug-Hubantriebes 30 sind die Spindeln 34 um ihre Achsen 36 drehbar und in Achsrichtung unverschiebbar gelagert. Jede der Spindeln 34 ist mit einem außenverzahnten Außenbund 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 Rotor 41 des Torque-Motors 39 ein Antriebs-Hohlrad mit Innenaussparung.
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 Werkzeug-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 gemäß den Fign. 2 und 3 mit der einen Durchlass ausbildenden Innenaussparung 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-Einheiten 32 angeordnet sind und der von dem Torque-Motor 39 umschlossen 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 Schwerkraftwirkung 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 sowohl eine Zustellbewegung als auch einen Arbeitshub der Stanzmatrize 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 Stanzstempel 5 dem Werkzeug-Hubantrieb 15 für die Stanzmatrize 7. Der Werkzeug-Hubantrieb 48 für den Stanzstempel 5 ist im Wesentlichen baugleich mit dem Werkzeug-Hubantrieb 30 für die Stanzmatrize 7. Für die Bauteile der Werkzeug-Hubantriebe 47, 48 werden dieselben Bezugszeichen verwendet wie für die entsprechenden 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.

Claims (10)

  1. Werkzeugmaschine mit wenigstens einer Werkzeughalterung (27), an welcher ein Stanzwerkzeug anordenbar ist sowie mit einem Werkzeug-Hubantrieb (15, 30, 47, 48), mittels dessen die Werkzeughalterung (27) zu dem Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine hin und zurück in einer Hubrichtung (6) bewegbar ist, wobei die Werkzeughalterung (27) eine zu dem Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine hin mündende und in Hubrichtung (6) durchlässige Öffnung (45) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeug-Hubantrieb (15, 30, 47, 48) einen Spindeltrieb (16, 31) sowie einen Drehantrieb (18, 33) hierfür umfasst, wobei der Spindeltrieb (16, 31) wenigstens eine Spindel-Spindelmutter-Einheit (17, 32) mit einer mit ihrer Achse (21, 36) in Hubrichtung (6) verlaufenden Spindel (19, 34) sowie einer darauf aufsitzenden Spindelmutter (20, 35) aufweist und die Spindel (19, 34) sowie die Spindelmutter (20, 35) der Spindel-Spindelmutter-Einheit (17, 32) mittels des Drehantriebes (18, 33) relativ zueinander um die Achse (21, 36) der Spindel (19, 34) drehbar und dadurch unter Antreiben der Werkzeughalterung (27) in Richtung der Achse (21, 36) der Spindel (19, 34) relativ zueinander in dieser Richtung bewegbar sind und wobei der Spindeltrieb (16, 31) und/oder der Drehantrieb (18, 33) einen sich in Hubrichtung (6) in der Öffnung (45) der Werkzeughalterung (27) fortsetzenden Durchlass freilässt.
  2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindeltrieb (16) eine Spindel-Spindelmutter-Einheit (17) mit einer Spindel (19) aufweist, die als Hohlspindel mit einer Innenaussparung (23) ausgebildet ist, wobei die Innenaussparung (23) der Hohlspindel einen sich in Hubrichtung (6) in der Öffnung (45) der Werkzeughalterung (27) fortsetzenden Durchlass ausbildet.
  3. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spindeltrieb (31) eine Mehrzahl von Spindel-Spindelmutter-Einheiten (32) aufweist und dass diese Spindel-Spindelmutter-Einheiten (32) unter Freilassen eines sich in Hubrichtung (6) in der Öffnung (45) der Werkzeughalterung (27) fortsetzenden Durchlasses um diesen Durchlass herum angeordnet sind.
  4. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (18, 33) wenigstens ein Antriebs-Hohlrad mit einer Innenaussparung umfasst, wobei das Antriebs-Hohlrad mit seiner Achse in Hubrichtung (6) verläuft und wenigstens eine Spindel-Spindelmutter-Einheit (17, 32) antreibt und wobei die Innenaussparung des Antriebs-Hohlrades einen sich in Hubrichtung in der Öffnung (45) der Werkzeughalterung (27) fortsetzenden Durchlass freilässt.
  5. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebs-Hohlrad mit der Spindel (19, 34) oder der Spindelmutter (20, 35) wenigstens einer Spindel-Spindelmutter-Einheit (17, 32) ohne Zwischengetriebe antriebsverbunden ist.
  6. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebs-Hohlrad von einem Rotor (26, 41) eines Elektromotors, vorzugsweise von dem Rotor (26, 41) eines Torque-Motors (24, 39), ausgebildet ist.
  7. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebs-Hohlrad die wenigstens eine anzutreibende Spindel-Spindelmutter-Einheit (17, 32) umgreift.
  8. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebs-Hohlrad eine Mehrzahl von Spindel-Spindelmutter-Einheiten (17, 32) umgreift und diese über seine Innenwand gemeinschaftlich antreibt.
  9. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebs-Hohlrad als Sonnenrad innerhalb einer Mehrzahl von Spindel-Spindelmutter-Einheiten (17, 32) angeordnet ist und diese über seine Außenwand gemeinschaftlich antreibt.
  10. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Werkzeughalterung (27) als Stanzwerkzeug ein Stanzstempel (5) und/oder dass an einer Werkzeughalterung (27) als Stanzwerkzeug eine Stanzmatrize (7) anordenbar ist.
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