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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Weiterentwicklung einer
Aufnahme, wie diese konventionell zum Verankern eines Werkzeugs
in einer Stanze bzw. Presse, oder einer Matrizenbüchse (oder
Gesenk oder Gesenklinse), unter einem Umformungswerkzeug, welches
herausnehmbar in einem Matrizenschuh befestigt ist.
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Eine
Aufnahme für
eine Stanze (Stanzenaufnahme) verankert den Stanzkopf in einem Matrizenschuh
gewöhnlich
in der oberen Stanzpresse, so dass die Stanze nach unten in eine
Matrizenbüchse mit
hoher Genauigkeit wiederholt geführt
werden kann, wobei die genauen Spezifikationen eines Stanzblechs
gewährleistet
werden müssen.
Die Matrizenbüchse
wiederum ist durch eine Aufnahme verankert (Matrizenaufnahme) und
in einem gegenüberliegenden
Matrizenschuh der Stanzpresse verankert. Typischerweise sind beide
Aufnehmer in ihren jeweiligen Matrizenschuhen herausnehmbar verankert, und
ebenfalls sind die Stanze und die Matrizenbüchse in ihren jeweiligen Aufnehmern
herausnehmbar verankert.
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Seit
mehreren Jahrzehnten wurde ein "kugelverriegelter
Stanzenaufnehmer" zum
Verankern der Stanze benutzt, und in wenigen Fällen ist auch der Matrizenschuh
so verankert worden, welcher häufig
in dem unteren Matrizenschuh der Presse eingespannt ist, oder sich
eng anliegend eingespannt in einer darin befindlichen Vertiefung
befindet. Trotz zahlreicher Probleme, welche mit dem Gebrauch von federvorgespannten
Kugelaufnahmen, deren Kugeln von einer Schraubenfeder in eine längliche,
angewinkelte Öffnung
in dem Aufnehmer ausgelenkt werden, verbunden sind, wird dieser
Mechanismus industriell favorisiert, weil dessen Komponenten zu
günstigen Produktionskosten
herzustellen sind. Abgesehen jedoch von der relativ geringen Präzision,
mit denen der Schaft (oberes Teil) einer solchen Stanze positioniert
werden kann, und der begrenzten Genauigkeit, mit denen der Zapfen
(unteres Teil) der Stanze Durchgänge
(kurz "Löcher" genannt) beliebigen Querschnitts
in ein Blech eines Stapels presst, ist das routinemäßig wiederkehrende, aufwändige und
frustrierende Ersetzen der Stanze ein ernstes Problem. Einer der
Gründe
dafür ist,
dass der wiederholte Betrieb der Stanze die Form der Kugel verändert, welche
dann unbeweglich, in der die Stanze oder gegen die Schraubenfeder,
welche die Stanze vorspannt, hängen
bleibt. Das Problem, die Stanze zu wechseln, wiegt noch schwerer,
wenn die Kugel geschert ist, was typischerweise dann passiert, wenn
die Scherkraft ein Maß übersteigt,
welches die Kugel aushalten kann. Im Betrieb sind Stanzen generell
wiederholt unerwartet hohen Scherkräften, typischerweise durch das
Abscheuern des Zapfens, ausgesetzt.
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Eine
prinzipielle Einschränkung
bei der Benutzung eines Kugelsitzes zum Verriegeln der Stanze mit
einer Kugel in einer Schaftaufnahme ist, dass der Schaft oder der
Zapfen notwendigerweise zylindrisch sein muss. Wenn der Zapfen der
Stanze im lateralen Querschnitt nicht kreisförmig ist, kann er bis zu einem
gewissen Punkt, bis der Schaft erreicht ist, eingespannt werden.
Des Weiteren gibt es aufgrund der Abstände in der Aufnahme, welche
zwischen der Vertiefung und der Kugel liegen, und der relativ kleinen
Kraft, mit welcher die Feder auf die Kugel einwirkt, eine Schwierigkeit,
die Konzentrität
mit Toleranzen und weniger als 0,025 mm (0,001 Zoll) zu gewährleisten.
Besonders, wenn die Form des zu stanzenden Loches anders als kreisförmig ist,
ist es nicht möglich,
den Schaft eng anliegend oder nicht verdrehsicher in einem länglichen
Durchstoßprozess
zu halten, mit dem Ergebnis, dass der Spielraum zwischen der Kugel
und der Bohrung in einer geringen, jedoch unakzeptablen Veränderung
in der Ausrichtung des gestanzten Lochs resultiert. Diese Probleme
sind bereits verdeutlicht in Bezug auf 1 und 2,
in welcher der Stand der Technik kurz beschrieben ist. Des Weiteren
können
konstruktive Unterschiede und der Effekt der sich auf ein herausnehmbares
Werkzeug auswirkenden Kräfte,
verglichen mit der vorliegenden Erfindung, einfacher bemessen werden.
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Des
Weiteren werden zur Abkürzung
und Vereinfachung (in dieser Beschreibung) die Begriffe Stanze,
Umformwerkzeug oder Umformstanze, Matrizenbüchse zusammen mit dem Ausdruck "Werkzeug" bezeichnet, und
diese werden individuell spezifiziert, wenn speziell auf sie Bezug
genommen wird.
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Bezug
nehmend auf 1 und 2 wird ein
Aufnahmeblock (in dieser Beschreibung) generell durch das Bezugszeichen 10 und
eine darin festgehaltene konventionelle Stanze durch das Bezugszeichen 20 bezeichnet.
Ein Umformwerkzeug, wenn dieses benutzt wird, würde ähnlich der Stanze 20 festgehalten.
Der Aufnahmeblock 10 umfasst eine durchgehärtete Grundplatte 12,
welche von der gleichen Form wie die obere Oberfläche des
Aufnahmeblocks ist; beide sind dazu angepasst, auf einem oberen
Matrizenschuh einer Stanzpresse verankert zu sein oder in einer
anderen Maschine mit Stanz- oder Umformfunktionen durch geeignete
Befestigungsmittel, wie z.B. Innensechskantschrauben (nicht dargestellt),
gehalten zu werden. Weil ein Werkzeug (Stanz- oder Umformungswerkzeug) hauptsächlich in
vertikaler Richtung in einer Stanz- oder Umformpresse benutzt wird,
beziehen sich in der folgenden Beschreibung die Angaben oben und unten
auf eine solche Anordnung. Der Aufnahmeblock 10 ist mit
einer zylindrischen Bohrung oder einem Werkzeughalter 14 ausgestattet,
in welchem der Schaft 22 gleitfähig eingeführt und abnehmbar verankert
ist (oberes Teilstück)
oder die Stanze 20 das untere Teilstück davon als ein oval geformter Zapfen 24 bildet.
Der Block 10 ist ebenso mit einer zylindrischen Bohrung 15 ausgestattet,
welche winklig in Relation zu der Bohrung 14 angeordnet
ist, und welche sich nach innen und nach unten gerichtet in den
Aufnahmeblock 10 erstreckt, so dass sie den Halter 14 berührt. Das
teilweise Berühren
geschieht dadurch, dass das untere Ende der Bohrung 15 eine stufenförmige Oberfläche, welche
einen Kugelsitz 13 beinhaltet, ausgestaltet.
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Eine
Rückhaltekugel 16 ist
beweglich in die Bohrung 15 eingebracht, und eine Schraubendruckfeder 18 wird
fest in der Bohrung 15 gehalten, so dass ein Ende die Grundplatte 12 berührt, um
so die Kugel 16 nach außen durch das berührte Teilstück der Bohrung 15 zu
zwingen. Dadurch, dass die Kugel in dem Sockel 14 vorgeschoben
wird, kann die Kugel nicht (in den Sockel 14) ausgeworfen
werden. Der Aufnahmeblock ist zudem mit einem Durchgang oder Entriegelungsloch 17 ausgestattet,
durch das bei Einführung
eines dünnen
Stifts oder einer Schubnadel die Kugel nach oben gepresst wird,
und diese dabei aus dem Kugelsitz 13 gedrückt wird,
wenn die Stanze 20 entfernt werden soll. Um die Kugel 16 im dem
Fall zu ersetzen, wenn diese verzogen oder beschädigt sein sollte, kann der
Aufnahmeblock 10 von der Grundplatte 12 entfernt
werden, und dann können
die Feder und die Kugel durch das obere Ende der Bohrung 15 entfernt
werden.
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Der
Schaft 22 ist mit einer Halb-Tasche oder einem Kugelsitz 25,
welcher in longitudinaler Aufsicht hauptsächlich wie ein halbierter fallender
Tropfen aussieht, ausgestattet, und ist dazu angepasst, die Verschlusskugel 16 zum
entriegelbaren Verschluss der Stanze 20 an der Bohrung 14 aufzunehmen.
Das obere Teilstück
der Bohrung 26 erscheint als gerader Teil einer Bohrung 16, und
das untere Teilstück
ist in einem Rückstellteilstück 28 ausgestattet,
welches in einem Radius gebogen ist, welcher größer ist als der (Radius) der
Kugel 16, um so den unteren Teil der Tasche 25 mit
der Oberfläche
des Schaftes zu verbinden. Wenn die Kugel 16 in der Tasche 25 gehalten wird,
kann die Unterseite die Kugel berühren, wenn der Radius des Teilstücks 28 wesentlich
größer ist, als
der der Kugel, oder wenn der Radius der Kugel wesentlich größer ist
als das Rückstellteilstück 28, können die äußeren Kanten 34, 35 der
Tasche 25 den Ball berühren.
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Zum
besseren Bewerten der Vorteile, die mit dem Verschluss einer Stanze
durch Positionierung in einem Aufnahmeblock verknüpft sind,
wird, um es deutlicher zu zeigen, das Problem der Benutzung einer
Tasche und einer Rückhaltekugel
in den 3 und 4 illustrativ dargestellt. Das
Problem der Sicherung des Werkzeugs in dem Matrizenschuh und die
präzise
Positionierung der Stanze (und der Matrizenbüchse) ist ein besonders ernstes
Problem beim Stanzen von relativ kleinen Durchmessern bei einem Schaftdurchmesser
von weniger als 7,6 cm (3 Zoll). Ein größerer Schaftdurchmesser kann
unter Zuhilfenahme von durch den Schaft geführten Schrauben und Dübeln präzise positioniert
und verankert werden. In 3 ist ein Schaft 23a dargestellt,
welcher eine Tasche 25a mit einem bogenförmigen Keil
aufweist, welches einen Radius aufweist, welcher hauptsächlich nicht
größer ist
als der Radius der Kugel 16, und welcher es der Stanze
erlaubt, leicht in jede Richtung gedreht zu werden, wie dieses durch
einen bogenförmigen
doppelköpfigen
Pfeil gezeigt wird, so dass ein bogenförmiges Anliegen zwischen der
nicht kreisförmigen
Stanze und ihrer korrespondierenden Matrize nicht gewährleistet
werden kann. In 4 weist das bogenförmige Teilstück der Tasche 25b in dem
Schaft 22b einen Radius auf, welcher kleiner ist als der
Radius der Kugel 16b, so dass diese die Randposition 34b, 35b der
Tasche in dem Schaft einbezieht. Bei hohen Kräften, welche unter Betriebsbedingungen
auftreten, werden, abhängig
von der Härte
der Kugel oder/und des Schaftes, die Kugel oder der Schaft oder
beide verformt oder zerstört;
bei dem letzteren werden die äußeren Ränder 35, 34 der
Tasche nach außen
gedrückt,
wie bei 38, 39 dargestellt ist.
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Für den optimalen
Verschluss ist es wünschenswert,
dass der Durchmesser der Kugel genau an den Radius der Tasche angepasst
ist, so dass die Tasche die Kugel an zwei gegenüberliegenden Punkten 33,
welche von den Rändern 34, 35 aus
mit einem nach innen gerichteten Abstand, wie in 2 dargestellt,
so gewählt
ist, dass vermieden wird, dass die äußeren Ränder 34, 35 nach
außen
gedrückt werden.
Eine solche Genauigkeit ist in der Praxis schwer zu erreichen und
ist entsprechend der Genauigkeit proportional teuer und deshalb
unwirtschaftlich. Unter der Annahme, dass die Kugel sphärisch geformt
ist, ist der Kontakt in 33 grundsächlich ein Punktkontakt mit
der Oberfläche
der Tasche 25 und unterscheidet sich nicht grundsätzlich von
dem Punktkontakt zwischen der Kugel 16 und dem Schaft 22b mit
der Tasche 25b.
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Um
einen Kugelverschlussmechanismus zu vermeiden, wurden zum Verschließen einer
Stanze Keile quer in eine Aufnahme eingeschoben, wie dies in dem
US-Patent US-A-3,137,193 dargestellt ist. Der Schaft ist an einer
Seite mit einer flachen Stelle (flache Schaftstelle) ausgestaltet,
wobei die flache Stelle mit ebenso geformten Stellen in dem zusammenlaufenden
Zapfenaufnehmer kooperiert, welcher innerhalb einer quer dazu ausgedehnten Öffnung, welche
in dem Schaftaufnehmer eingefügt
ist, eingepasst ist. Da die zusammenlaufende Spitze die Stanze nicht
von der Vertikalbewegung abhalten kann, muss diese durch einen Stift
fixiert werden, dessen Innenseite eine abfallende Keiloberfläche aufweist, welche
zum Einrasten in eine dazu kooperierende Keiloberfläche vorgesehen
ist, welche auf dem Schaft der Stanze aus einem Teil einer Aussparung auf
den sich gegenüberliegenden
Seitenflächen
der flachen Schaftstelle gebildet ist. Sogar dann müssen große Abstriche
bezüglich
der Genauigkeit hingenommen werden, wenn man sich für dieses
Mittel zum Halten einer Stanze in einer Aufnahme entscheidet, weil
eine solche Stanz- und Aufnahmefunktion, welche den Schaft und zwei
angewinkelte Oberflächen
einkeilt, offensichtlich dazu dient, den Schaft lateral und nicht
vertikal zu verankern. Die geneigten Oberflächen formen einen spitzen Winkel
mit zu der horizontalen Ebene, welcher "lateral" spitz ist, jedoch nicht mit einem vertikalen
Winkel in einer vertikalen Ebene, welcher "vertikal" spitz ist. Zudem ist ein solcher Mechanismus
kompliziert und teuer herzustellen. Damit liegt sofort auf der Hand,
weshalb der Kugelsitz der derzeitige Standard in der Werkzeugindustrie
ist.
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Wenn
es unpraktisch ist, die Matrizenbüchse in ein Matrizenaufnahmeloch
zu spannen, oder wenn man versucht, die Stanzenaufnahme der Matrizenbüchse in
dem Matrizenaufnahmeloch zu vermeiden, kann in analoger Weise ein
Kugelverschlussmechanismus, wie in dem US-Patent 3,535,967 beschrieben
wird, eingesetzt werden. Der Matrizenschuh ist in einem flexiblen
Aufnehmer eingespannt, in dem er sich in einem Presssitz befindet
und dadurch im Aufnahmeblock gehalten wird, dass eine Seite mit
einer flachen Oberfläche
der Büchse
vorgesehen ist; die flache Fläche
kooperiert mit einer korrespondierenden Fläche, welche auf einem fluchtenden
Stift, welcher quer innerhalb einer sich schräg ausgedehnten Öffnung in
der Stanze gehalten wird, korrespondiert.
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Das
europäische
Patent EP-A-0 446 536, welches dem Stand der Technik der behandelten
Sache nach Anspruch 1 und 7 am Nächsten
kommt, offenbart eine Vorrichtung, um eine Stanze mit ihrem Träger zu verbinden.
Die Vorrichtung ist in einer Aussparung einer Trägerplatte eingefasst und umschließt einen
Satz von zwei sich ergänzenden
Keilen, von denen einer beweglich ist. Die Stanze wird in die Aussparung
neben den beweglichen Keilen eingeführt. Eine Schraube wird durch
den beweglichen Keil geführt
und in den Trägerblock
eingeschraubt; wenn die Schraube festgezogen wird, treibt sie den beweglichen
Keil so ein, dass dieser Keil auf einer geneigten Oberfläche gegen
den unbeweglichen Keil gleitet und weiter in die Aussparung gleitet,
so dass die Stanze auf der Trägerplatte
eingespannt wird. Alternativ kann die Schraube auch durch den Block
geführt
werden und in den Keil eingeschraubt werden. Das Ziel dieser Erfindung
ist es, einen Verschlussmechanismus für ein Werkzeug in einem Aufnahmeblock
vorzusehen, wobei die Verschlussmittel die Aufgaben des Kugelsitzes
erfüllen
und zudem noch in Bezug auf die Präzision und Kraft und ebenfalls
auf die Wirtschaftlichkeit und Einfachheit der Bedienung eine Verbesserung
erbringen und einen schnellen Austausch des Werkzeugs durch ein
Entriegeln dieses Werkzeugs aus der Werkzeugaufnahme-Aussparung
mit einer Kraft erlauben, welche proportional zu der Gewindesteigung
in dem Schraubenmittel ist, welches den Keil in der Keilaussparung
der Stützplatte
des Aufnahmeblocks verankert.
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Es
ist bekannt, dass ein konventioneller Kugelsitzaufnehmer für ein Werkzeug
(Stanze oder Matrizenbüchse)
durch ein angespitztes Haltemittel, welches einen keilförmig geformten
Block ("Keil"), welcher eine vertikale
Oberfläche,
welche in einen spitzen Winkel geneigt zu einer vertikalen Zentrallinie der
Stanze ("vertikaler
spitzer Winkel")
aufweist, einen Keil in dem Schaft verankert und diesen präzise in
dem Aufnahmeblock befestigt; im Gegensatz zu der federausgelenkten
Verschlusskugel vermeidet eine keilverriegelte Stanze Probleme,
die aus Mangel an Präzision
der Positionierung der Spitze oder durch das Versagen entweder der
Kugel oder der Spiralfehler ausgelöst werden.
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Entsprechend
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Werkzeugkonstruktion
vorgesehen, gebildet aus einer Kombination ihrerseits, bestehend
aus einem Aufnahmeblock, welcher eine vertikal sich erstreckende
Werkzeug- und Keilaufnahmebohrung aufweist; ein Werkzeug, welches
ein oberes Teilstück
und ein unteres Teilstück
aufweist, wobei das obere Teilstück
dazu angepasst ist, genau in die Werkzeug- und Keilaufnahmebohrung
aufgenommen zu werden; ein Keil, welcher in der Bohrung positioniert
wird, wobei der Keil eine Werkzeugauflagefläche und eine Bohrungsauflagefläche aufweist; mindestens
eine der Werkzeugauflageflächen
und Bohrungsauflageflächen
bilden eine Keiloberfläche, welche
in einen spitzen Winkel zu der Vertikalen geneigt ist, dadurch gekennzeichnet,
dass die Keiloberfläche
derart geneigt ist, dass ein Keil beim Einrasten eines Werkzeugs
in eine Verschlussstellung mit dem Werkzeug bewegt wird, und wenn
der Keil aus der Bohrung herausgeführt wird, diese das Werkzeug aus
dieser Verschlussstellung herauslöst.
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Das
Werkzeug kann dabei eine Stanze oder ein Umformwerkzeug sein. Die
Werkzeugauflage- oder Werkzeugkontaktoberfläche stellt vorzugsweise eine
an das Werkzeug angepasste Oberfläche.
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Der
Schaft der Stanze kann nicht-kreisförmig sein, um somit auch nicht-drehbar
in einer vorbestimmten präzisen
Position gegen die korrespondierende nicht-kreisförmige Werkzeugauflageoberfläche des
Keils eingespannt zu werden, wobei der Keil in den Matrizenschuh
bewegt wird, und das obere Teil oder der Schaft der Presse kann
in Seitenansicht gleich unteren Teilstück oder der Spitze der Stanze sein
oder sich von diesem unterscheiden.
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Es
kann ebenfalls ein Gesenkaufnehmer und eine Matrizenbüchse für den Betrieb
in einen Gesenkhalter vorgesehen sein, worin die Matrizenbüchse, in
dem unteren Matrizenschuh einer Presse, ohne die Erfordernis einer
Spannvorrichtung oder eines Kugelsitzmechanismus, herausnehmbar
verankert ist.
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Entsprechend
einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren
zur Verankerung eines Werkzeugs, wie eine Stanze, ein Umformwerkzeug
oder eine Matrizenbüchse
in einem Aufnahmeblock vorgesehen sein, wobei das Bilden einer vertikal
sich erstreckenden Werkzeug- und Keilaussparung in einem Aufnahmeblock
unter Bildung eines Keils einschließt, welcher zum Einführen in
die Werkzeug- und Keilaussparung vorgesehen ist, wobei der Keil
mindestens eine geneigte Oberfläche und
einer Werkzeugauflagefläche
aufweist, und wobei der Keil so geformt ist, das eine Werkzeugauflageoberfläche und
eine keilförmig
geneigte Oberfläche
zu einer geneigten Aufnahmeblockkontaktoberfläche korrespondieren, wobei
der Keil und der Aufnahmeblock zum Bilden einer Werkzeugvertiefung zusammengefügt werden
können,
wobei das Werkzeug der Werkzeugvertiefung eng anliegend und in Relation
zu der Werkzeugaufnahmeoberfläche
gleitfähig
eingefügt
wird, und wobei der Keil in dem Aufnahmeblock so verankert ist,
dass eine relative Bewegung zwischen der Werkzeugauflageoberfläche und
dem Werkzeug vorgesehen ist, wobei das Werkzeug herausnehmbar in
der Werkzeugaussparung, durch den Schritt des Verschiebens des Keils
in Richtung aus der Werkzeugsvertiefung, verankert werden kann,
wobei der Keil das Werkzeug in der Werkzeugvertiefung festsetzt.
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Die
vorangegangenen und zusätzlichen
erfindungseigenen Merkmale und Vorteile können unter Bezugnahme der folgenden
detaillierten Beschreibungen, der beigefügten Darstellungen von bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung verstanden werden, wobei Bezugszeichen in den Zeichnungen
eine Verknüpfung
zu in der Beschreibung genannten Elementen bildet, und es zeigt:
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1 einen
zentralen vertikalen Querschnitt eines herkömmlichen Aufnahmeblocks mit
einer Aufnahmekugel zum herausnehmbaren Halten einer Stanze.
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2 einen
Querschnitt entlang der Linie 2–2
aus 1, mit Blick in Pfeilrichtung.
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3 einen
skizzenhaften Querschnitt in lateraler Ebene durch eine Kugel, welche
einen etwas größeren Querschnitt
als die Tasche aufweist.
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4 einen
skizzenhaften Querschnitt in lateraler Ebene durch eine Kugel, welche
einen etwas größeren Querschnitt
als die Tasche aufweist.
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5 einen
Grundriss mit nach oben gerichteter Blickrichtung auf eine Stanze
mit einem zylindrischen Schaft und einer ovalen Spitze; der Schaft
wird mit einem Keil in dem Aufnahmeblock gehalten.
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6 einen
Seitenaufriss entlang der Linien 6–6 aus 5 mit Blick
in Pfeilrichtung, welcher eine Ausführungsformen zum herausnehmbaren
Verankern einer Stanze, welche durch ein Keil gehalten wird, zeigt,
wobei der Keil eine Oberfläche
mit einem stumpfen Winkel α (Alpha)
in Relationen zu der vertikalen zentralen Linie durch die Stanze
aufweist.
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7 einen
Seitenaufriss analog zu dem in 6, wobei
ein Keil mit einer Keiloberfläche
in einen spitzen Winkel α gezeigt
wird; jedoch wird diesmal eine alternative Ausführungsform für eine herausnehmbar
verankerte Stanze gezeigt.
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Bezug
nehmend auf 5 und 6 ist eine Stanze 20 ohne
eine Kugelaufnahmetasche mit einem zylindrischen Schaft 22 dargestellt
und eine Spitze 24 von im Wesentlichen ovalem Querschnitt. Der
Schaft 22 ist in einem Aufnahmeblock 66 durch einen
Keil 61 gehalten. Der Keil 61, weist in lateralem Querschnitt
einen grundsätzlich
polygonen Rand mit Ausnahme einer bogenförmigen Seite 67 auf,
welcher die bogenförmige,
grundsätzlich
vertikale, den Schaft 22 eng anliegend aufzunehmende Werkzeugauflageoberfläche darstellt.
Wenn der Schaft 22 von einem rechteckigen Querschnitt wäre, würde die
Seite 67 eine vertikale, planare Oberfläche und äußerlich lineare Oberfläche darstellen.
Die äußere Kontur der
Anliegeroberflächen
ist nicht kritisch, solange sie einen Kontakt zum Verankern eines
Werkzeugs in dem Aufnahmeblock bildet.
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Der
Keil 61 hat eine geneigte Oberfläche 65, welche den
Seitenoberflächen 67 gegenüberliegt, und
ist in Relation zu den anderen Oberflächen der Aussparung präzise gearbeitet;
der obere Rand des Keils 61 ist in der Zeichnung durch
die gestrichelte Linie 14 dargestellt.
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Der
Aufnahmeblock 66 ist mit einem vertikal sich erstreckenden
Durchgang, auch als Werkzeug- und Keilaufnahmeaussparung 60 bezeichnet,
ausgestaltet, welcher so abgemessen ist, dass diese das obere Teilstück oder
den Schaft 22 und ebenso den Keil 61 eng anliegend
aufnehmen kann. Die Werkzeug- und Keilaussparung 60 ist
mit einer geneigten Wand 64 ausgestattet, und der Keil 61 hat
eine geneigte Oberfläche 65,
welche mit der Wand 64 kooperieren; jede davon ist mit
einem stumpfen und Winkel α relativ
zu dem Bogenwinkel θ geneigt.
Der Begriff "stumpf" bezieht sich auf
den Winkel (wie dargestellt), welcher durch den Schnittwinkel der
Keiloberfläche
und der vertikalen Ebenen gebildet wird, wie dieser von vorne betrachtet
sich aufwärts
erstreckt, beginnend von den unteren rechten Quadranten aus abgemessen.
Dieses ist konsistent mit der Benutzung des Begriffs "spitz". Es ist offensichtlich,
dass der stumpfe Winkel α der
Komplementärwinkel
zum spitzen Winkel θ ist,
aber entgegengesetzt gerichtet ist, wie in einem spiegelsymmetrischen
Zusammenhang dargestellt ist, wobei die gespiegelte Position in einer
Ebene vertikal zur Papierebene liegt. Zur Vereinfachung und zur
visuellen Verdeutlichung dieser Beziehung wird der stumpfe Winkel α der kreisförmig geneigten
Oberfläche
hiernach als "aufwärts gerichteter
spitzer Winkel" bezeichnet.
Dieser aufwärts
gerichtete spitze Winkel ist in engerem Sinne nicht kritisch, solange
er eine Größe kleiner
als 180 Grad und größer als
90 Grad in Relation zu der vertikalen Ebene aufweist, aber es ist
offensichtlich, dass ein Winkel von mehr als 120 Grad eine adäquate Keilfunktion aufweisen
wird. Vorzugsweise liegt der Winkel in einem Bereich zwischen 135
bis 179 Grad; numerisch kleinere Winkel erleichtern im Allgemeinen
das Herauslösen
des Keils. Für
die meisten Stanzaufnehmerkombinationen liegt der bevorzugte stumpfe
Winkel im Bereich zwischen 160 Grad und 179 Grad.
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Ein
aufwärts
geneigter Keil ist für
den Einsatz mit einem Stanzenabstreifer (punch stripper) geeignet,
welcher für
höhere
Kräfte
ausgelegt sein muss, als durch einen Kugelsitzmechanismus toleriert
werden könnte.
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Der
Keil 61 ist ausgestattet mit einer Bohrung 62,
welche teilweise mit einem Gewinde versehen ist, so dass die Drehung
einer Innensechskantschraube 63, welche in die Bohrung
gedreht wird, den Keil aufwärts
und abwärts
verschiebt, wenn das Ende der Schraube gegen die Stützplatte 12 vorgespannt
ist. Wenn die Schraube so gedreht wird, dass der Keil abwärts vorgeschoben
wird, wird der Schaft 22 in der Position gesperrt; wenn
er aufwärts
verschoben wird, wird der Schaft entriegelt.
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Weil
der Keil 61 eine aufwärts
gerichtete geneigte Oberfläche
aufweist, wird die vorherige Kombination von Aufnahmeblock und Keil
zusammen angeordnet und diese so in dem Matrizenschuh verankert.
Die Schraube 63 wird in den Keil 61 eingeschraubt,
so dass das Ende der Schraube der Oberfläche des Keils bündig ist,
und diese Anordnung wird auf der Stützplatte 12 positioniert.
Der Aufnahmeblock 66 wird dann über den Keil angepasst, so dass
die kooperierenden geneigten Oberflächen in Verbindung treten und
so der Keil festgehalten wird. Der Aufnahmeblock wird dann in der
Stützplatte
verankert. Diese Prozedur wird für
alle Instanzen nachfolgend durchgeführt, bei denen eine der Oberflächen des
Keils aufwärts
geneigt ist. Der Vorteil des Festhaltens des Keils in dem Aufnahmeblock,
bevor dieser den Matrizenschuh verankert, besteht darin, dass der
Keil nicht fehlplatziert wird.
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Seit
der Zweck einer keilförmig
geneigten Oberfläche
ist, die Verkeilungskraft zu gewährleisten, ist
es nicht notwendigerweise so, dass die Werkzeugauflageoberfläche der
keilförmig
geneigten Oberfläche
gegenüberliegt,
auch wenn dieses solchermaßen
bevorzugt wird. Es liegt ebenso auf der Hand, dass man den Gebrauch
einer gehärteten
Aufnahmestützplatte
gern vermeidet, wenn der Matrizenschuh in dem Aufnahmeblock verankert
ist, ein Loch gebohrt wurde und dieses mit einem Gewinde versehen
wurde zum Aufnehmen einer Innensechskantschraube, um die Keilmittel
im Block zu verschieben. Es ist nicht notwendig, den Matrizenschuh
mit einem Gewinde auszustatten. In der Praxis benutzt man routinemäßig Stützplatten
für die
Vereinfachung und weil ein Matrizenschuh nicht adäquat gehärtet ist.
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Die
Stützplatte
oder das Stanzaufnahmepad 12 ist in einer Betriebsposition
gegen den oberen Matrizenschuh einer Presse durch Rückhaltemittel,
wie die mit einem Innensechskantkopf ausgestatteten Rückhaltsschrauben 11,
welche durch durchgehende Bohrungen eingeführt sind, verankert, und in
der Stützplatte 12 verschraubt;
Dübelstifte 19 sorgen
für eine
akkurate Fluchtung der Stützplatte.
Es liegt auf der Hand, dass eine durchgehärtete Stützplatte typischerweise vorgesehen
ist, um den Matrizenschuh (nicht dargestellt) zu schützen, welcher
typischerweise nicht gehärtet
ist, und geschädigt
werden würde, wenn
der Aufnahmeblock 66 ausgelassen würde.
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Bezug
nehmend auf 7 ist der Aufnahmeblock 75 mit
einer Werkzeug- und Keilaussparung ausgestattet, welcher eine geneigte
Wand 74 und einen Keil 71 mit einer geneigten
Oberfläche 77 aufweist,
welcher mit der Wand 74 kooperiert, welcher jeweils mit
einem aufwärts
gerichteten spitzen Winkel θ geneigt
ist. Wenn der Keil 71 mit einer Oberfläche 72 ausgestattet
ist, welche ein Schraubengewinde aufweist, in den eine Schraube 73 eingeschraubt
ist. Ein Teilstück 73' der Schraube 73 ist
mit einem linkshändigen
Schraubengewinde ausgestattet, und das restliche Teilstück 73'' ist mit einem rechtshändigen Gewinde
versehen; entsprechend ist die mit einem Schraubengewinde ausgestattete
Bohrung in dem Keil 71 mit einer relativ zu der mit einem
Schraubengewinde ausgestattete Bohrungen im entgegengesetzten Drehsinn
("Hand") in der Stützplatte 12 ausgestattet,
und die Schraube funktioniert in analoger Weise wie ein Spannschloß. Wie zuvor
wird der Keil in dem Aufnahmeblock 75 festgehalten, bevor
er in dem Matrizenschuh verankert wird; der Schaft 22 wird
dabei eng anliegend in der Werkzeuganliegeoberfläche 76 aufgelegt.
Wenn die Schraube so gedreht ist, dass der Keil nach unten verschoben
wird, verriegelt der Keil den Schaft 22 in seiner Position; wenn
dieser nach oben verschoben wird, wird der Schaft entriegelt.
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In
der vorangegangenen Beschreibung der Ausführungsform der Erfindung ist
der Schaft als ein zylinderförmiger
Körper
dargestellt worden, wie es herkömmlich
der Fall ist, und im allgemeinen Fall, dass die Spitze ein kreisförmiges Loch
in einen Matrizenblock stanzt, ist die Rotation des Schaftes in seiner
Aussparung unwesentlich, wenn die Toleranzen in Relation zu der
Matrizenbüchse
korrekt eingestellt sind. Jedoch gesetzt den Fall, wenn das zu stanzende
Loch eine Toleranz von weniger als 25,4 Mikrometer oder 0,001" (Zoll) haben soll,
sind die tolerierbaren Abmessungen für die kooperierenden Oberflächen der
Stanze des Aufnahmeblocks und der Matrizenbüchse kritisch und müssen sehr
genau kontrolliert werden. Zum Beispiel für den Fall, dass die Spitze
einen nicht-kreisförmigen
Querschnitt aufweist und der Schaft zylinderförmig ist und die Spitze eine
genaue Position innerhalb einer Toleranz von 12,7 Mikrometer oder
(0,0005 Zoll) aufweisen muss, wird der korrespondierend geformte
Matrizenschuh des zylindrischen Schafts eine flache Stelle aufweisen,
und wird eine korrespondierende flache Auflagestelle in der Werkzeugauflageoberfläche des
Keiles vorgesehen sein. Wenn der Querschnitt der nicht-kreisförmigen Stanze
der gleiche in seinem unteren, wie in seinem oberen Teilstück ist,
weisen die Stanzenaussparung in dem Aufnahmeblock korrespondierende
Formen mit einer eine minimalen Toleranz, typischerweise 12,7 Mikrometer,
auf. Egal, ob der Querschnitt des Schaftes kreisförmig ist
oder nicht, wird die Kraft, mit welcher der Keil die Stanze in den
Aufnahmeblock verankert, wesentlich größer sein, als dieses durch
einen herkömmlichen
Kugelsitz und eine Feder in der gleichen Anwendung in einer gleich
großen
Stanze sein wird.
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Es
ist ebenso anzumerken, dass in der Ausführungsform, wie sie in 7 dargestellt
ist, der Keil in einer Werkzeug- und Keilaussparung durch eine Schraube
gehalten wird, welche in eine Aufnahmeplatte geschraubt ist, aber
die Schraube ist nicht so eingeschraubt, wie dies in der Ausführungsform
in 6 dargestellt ist, sondern die Schraube kooperiert
mit der Stützplatte,
um so den Keil in den beiden Ausführungsformen zu bewegen.
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Obwohl
der Querschnitt des Keils, wie er in 5 dargestellt
ist, andeutet, dass er aus einem rechteckförmigen Block geschnitten worden
ist, so wie der Keilquerschnitt in 7 dargestellt
ist, liegt es auf der Hand, dass der Keil einen willkürlich geschnittenen
Querschnitt aufweisen kann (wie im Seitenaufriss dargestellt), solange
die Werkzeugauflageoberfläche
zu der Oberfläche
in dem Werkzeug korrespondiert und die keilgeneigte Oberfläche zu der
geneigten Oberfläche
in der Aufnahme korrespondiert.
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In
jeder der vorangegangenen Ausführungsformen
liegt es auf der Hand, dass die Herstellung des Keils- und eines
Aufnahmeblocks zur Vorgabe einer Werkzeugvertiefung (wünschenswerterweise) der
Schlüssel
zur Gewährleistung
einer hohen Zuverlässigkeit
ist, und dass diese Präzision
in einer Werkzeug- und Aufnahmekombination, welche für ähnliche
Zwecke eingesetzt wird, entsprechen dem Stand der Technik üblicherweise
nicht verfügbar
ist. Es ist ebenso offensichtlich, dass der Keil, wenn es gewünscht wird,
eine Vielzahl von geneigten Oberflächen haben kann. Der Keil,
die Stanze oder die Matrizenbüchse
und der Aufnahmeblock mit der vorher genannten Werkzeugvertiefung
können
separat ausgebildet sein durch eine Fertigung zu den gewünschten
Spezifikationen.
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Unter
Betrachtung einer grundsätzlichen Diskussion
wurde die Gesamtkombination von Werkzeug- und Keilmitteln im Detail
dargestellt und die Erfindung in spezifischen Beispielen zum bestmöglichen
Ausführen
des Prozesses vorgestellt; es liegt auf der Hand, dass die Erfindung
ebenso in anderen Werkzeugkonstruktionen eingesetzt werden kann, wobei
hier verschiedene Beispiele dazu beschrieben worden sind. Ein keilverriegelbares
Werkzeug ist eine effektive Lösung
für ein
Jahre altes Problem. Es ist deswegen zu verstehen, dass übermäßige Einschränkungen
nur auf Grund der spezifischen Ausführungsform der spezifischen
dargestellten Ausführungsform
eingeführt
worden sind und diskutiert worden sind, und es liegt insbesondere
auf der Hand, dass die Erfindung nicht sklavisch an diese Einschränkungen
gebunden ist, die in dem Vorgenannten beschrieben wurden. Der Kern
der Erfindung ist in den beigefügten
Ansprüchen
definiert.