EP1600223A1 - Stanzmaschine mit einem motorischen Dreh- / Hubantrieb - Google Patents
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- EP1600223A1 EP1600223A1 EP04012521A EP04012521A EP1600223A1 EP 1600223 A1 EP1600223 A1 EP 1600223A1 EP 04012521 A EP04012521 A EP 04012521A EP 04012521 A EP04012521 A EP 04012521A EP 1600223 A1 EP1600223 A1 EP 1600223A1
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Definitions
- the invention relates to a punching machine with a tool storage for a punching tool and with a rotary / lifting drive, by means of which the tool storage in the direction of a lifting axis to the working area of the punching machine back and forth movable and is rotatable about the lifting axis and the at least one motor-driven and with a drive control provided spindle drive comprises with spindle drive elements in Shape of a drive spindle and a seated thereon Spindle nut, one of which as a motor-side spindle drive element and the other as a tool-side spindle drive element is provided, wherein the motor-side spindle drive element by means of a drive motor relative to the tool side Spindle drive element rotatable about a spindle drive axis and thereby the tool-side spindle drive element in the direction of Spindle drive axis and tool storage in the direction of the lifting axis is movable and wherein the tool-side spindle drive element by means of a drive
- JP 04172133 A A punching machine of the above type is disclosed in JP 04172133 A.
- a punching machine a rotary / lifting drive with two provided electric drive motors. Both drive motors are arranged laterally next to a drive spindle, in turn in the direction of a lifting axis of the tool storage runs.
- One of the drive motors is used for punching workpiece machining and is for this purpose via a belt drive with a Hubspindelmutter sitting on the drive spindle connected.
- By driving the resulting spindle drive in opposite directions of rotation is the at the Tool storage provided punching tool with work strokes in Direction of the workpiece to be machined and following Moves each stroke with a return stroke in the opposite direction.
- the second drive motor of the known punching machine is for the rotational adjustment of the tool storage or the punching tool intended.
- This drive motor with a penetrated by the drive spindle Driven drive connected.
- the second drive motor If necessary, the rotational position of tool storage and punching tool with respect to the stroke axis of the previously known Rotary / linear actuator changed.
- a powerful yet compact construction To provide punching machine, the present invention has starting from the described prior art to the destination set.
- the invention is therefore a rotary / lifting drive with coaxial but provided counter-rotating spindle drives, in turn driven by separate drive motors.
- the Motor-side spindle drive elements of the opposite spindle drives can be optionally in the same direction or driving in opposite directions of rotation. If the directions of rotation agree with each other, then they move the motor-side spindle drive elements in common with the mutually coupled tool-side spindle drive elements around the spindle drive axis. With appropriate drive control the opposing spindle drives is in this way the tool storage or the punching tool with the desired Alignment about the lifting axis rotatable. For execution the rotational movement of tool storage and punching tool are the engine power of the individual drive motors in Total available.
- rotating motor-side spindle drive elements can be a rotation-free movement of the tool side Spindle drive elements in the direction of the spindle drive axis and thus a rotation-free movement of the punching tool in the direction Hubachse be generated without a separate Anti-twist device for the spindle drive elements on the tool side needed would.
- Claim 3 are actual rotational settings of the tool storage detected with respect to the Hubachse. Depending on the Detection result is the rotational speed of at least one motor-side spindle drive element controllable and in this way and way the rotation adjustment of the tool storage influenced. It is conceivable, for example, that at the start of the opposite direction driven motor-side spindle drive elements a slight change in the rotary adjustment of the tool storage or the punching tool results in that the rotation adjustment the tool storage or the punching tool but not changed after completion of the start-up phase. Is a Such change in the rotational adjustment of tool storage and Punching tool for the workpiece machining without Meaning, it can be retained.
- the one-part design of the tool-side spindle drive elements according to claim 10 is in the interest of minimization the number of items and thus in the interest of one structurally simple and compact construction of the overall arrangement intended.
- a punching machine 1 has a C-shaped Machine frame 2 with an upper frame leg 3 and a lower frame legs 4.
- an electrical Rotary / lifting drive 5 for a punch 6 designed as Punching tool provided at the free end of the upper frame leg 3 .
- the punch 6 is on mounted a tool storage 7.
- the rotary / lifting drive 5 is the tool storage 7 in common with the Punch 6 in the direction of a lifting axis 8 rectilinearly movable and adjustable in the direction of a double arrow 9 about the lifting axis 8. Movements in the direction of the lifting axis 8 are of the Tool storage 7 and the punch 6 at work strokes for Machining of workpieces as well as to the working strokes subsequent return strokes executed.
- a rotation of the Tool bearing 7 is used to change the rotational position of the Punch 6 made with respect to the lifting axis 8.
- the punch 6 acts with a not shown Punching tool in the form of a punching die together.
- a not shown Punching tool in the form of a punching die together.
- These is integrated in a usual way in a workpiece table 10, in turn on the lower frame leg 4 of the punching machine 1 is stored.
- the required for workpiece machining Relative movements of the sheet opposite the punch 6 and the die are by means of a in a pharynx 11 of the machine frame 2 accommodated coordinate guide 12 of conventional design executed.
- the tool storage 7 provided with the punch 6 on a plunger 13.
- the plunger 13 passes through a first drive spindle 14 and a second drive spindle 15.
- the drive spindles 14, 15th are designed as hollow spindles.
- About connecting screws 16 the drive spindles 14, 15 are interconnected.
- the Connecting screws 16 enforce an outer collar 17th of the plunger 13.
- first spindle drive 20 On the first drive spindle 14 sits a first spindle nut 18, on the second drive spindle 15, a second spindle nut 19 on. Together with the first spindle nut 18 forms the first drive spindle 14 a first spindle drive 20. Accordingly a second spindle drive 21 comprises the second drive spindle 15 and the second spindle nut 19.
- the two Spindle drives 20, 21 are opposite, but otherwise identical Ball screw formed.
- a common spindle drive axis 22 coincides with the lifting axis 8 of the rotary / lifting drive 5 together.
- first electrical Drive motor 23 for driving the second spindle drive 21, a second electric drive motor 24.
- Drive motors 23, 24 are torque motors.
- One Stator 25 of the first electric drive motor 23 and a Stator 26 of the second electric drive motor 24 are respectively attached to a drive housing 27 of the rotary / lifting drive 5.
- a rotor 28 of the first electric drive motor 23 is gearless with the first spindle nut 18, a rotor 29 of the second electric drive motor 24 on corresponding Way connected to the second spindle nut 19.
- Die Spindle nut 18, the rotor 28 and the stator 25 and the Spindle nut 19, the rotor 29 and the stator 26 are respectively with mutual overlap in the direction of the lifting axis 8 or the spindle drive shaft 22 is arranged.
- About conventional bearings 30, 31 are the spindle drives 20, 21 and the plunger 13th with the tool bearing 7 and the punch 6 on the drive housing 27 of the rotary / lifting drive 5 rotatably mounted.
- the electric drive motors 23, 24 and over these also the Spindle drives 20, 21 are independent of each other and each case both in their speed and their angle of rotation as well controllable in their direction of rotation.
- drive control 32 which in turn into the overall numerical control the punching machine 1 is integrated.
- Part of the drive control 32 is an evaluation and control unit 33. This is with the electric drive motors 23, 24 and with Detection devices 34, 35, 36 connected.
- the detection device 34 serves to detect the angle of rotation or the Rotary adjustment and the direction of rotation of the tool storage 7 or the punch 6 with respect to the lifting axis 8.
- Detecting means 35 By means of Detecting means 35, the rotation angle and the rotational speed as well as the direction of rotation of the first spindle nut 18, by means of the detection device 36 of the rotation angle or the rotational speed and the direction of rotation of the second Spindle nut 19 detected. All detection devices 34, 35, 36 are of conventional design and each have one with the drive housing 27 connected stationary element and a with the respectively to be monitored rotating component connected revolving element on.
- the drive spindles 14, 15 rather displace together with the plunger 13 and attached to this punch 6 exclusively in the direction of the lifting axis 8 and thereby due to the suitably chosen directions of rotation of the Spindle nuts 18, 19 to the workpiece to be machined.
- the punch 6 a has a different cross-sectional shape from the circular shape is the rotational position of the punch 6 with respect to the lifting axis. 8 for the feasibility of workpiece machining or for the Machining result of crucial importance.
- the Punch 6 at the initiation of a punching stroke, i. at the start the opposing drive of the spindle nuts 18, 19 with his Target orientation arranged with respect to the lifting axis 8, so Care must be taken to ensure that this target orientation also when hitting the punch 6 on the machined Workpiece is given.
- the rotation setting or the angle of rotation of the punch 6 with respect to the lifting axis 8 by means of the detection device 34 monitored.
- a rotary / lifting drive 45 differs from the rotary / lifting drive 5 of FIG. 2 by the Design of drive spindles 54, 55 and their connection with the tool storage 7 and the punch 6th Deviating of the drive spindles 14, 15 as shown in FIG. 2 form the drive spindles 54, 55 shown in FIG. 3 is a one-piece unit.
- a plunger 53 is in the interior of the axial receptacle of Drive spindle 54 fixed.
- the rotary / lifting drive is right 45 with the rotary / lifting drive 5 match.
- the drive spindles 54, 55 form as tool-side spindle drive elements together with motor-side spindle drive elements in the form of Spindle nuts 58, 59 opposite spindle drives 60, 61. Due the given constructional and functional agreements are otherwise the same in Figs. 2 and 3 Reference numeral used.
- FIG. 4 shows a rotary / lifting drive 85 with spindle drives 100, 101, the kinematic reversal of the conditions according to the fig. 2 and 3 are executed. So are in the case of rotary / lifting drive 85 a first drive spindle, 94 with the rotor 28th of the first electric drive motor 23 and a second drive spindle 95 with the rotor 29 of the second electric drive motor 24 directly connected. Coupled with each other and at one with the tool storage 7 and the punch 6th provided ram 93 are attached a first spindle nut 98 and a second spindle nut 99.
- the motor-side spindle drive elements from the drive spindles 94, 95 and the tool side Spindle drive elements formed by the spindle nuts 98, 99 are in construction and Principle of operation with the rotary / lifting drives 5, 45 after the Fign. 2 and 3 match.
- the rotary / lifting drive 85 is in construction and Principle of operation with the rotary / lifting drives 5, 45 after the Fign. 2 and 3 match.
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Abstract
Eine Stanzmaschine ist mit einer Werkzeuglagerung (7) für ein Stanzwerkzeug (6) versehen. Ein Dreh-/Hubantrieb (5) dient zur Bewegung der Werkzeuglagerung (7) in Richtung einer Hubachse (8) sowie zur Dreheinstellung der Werkzeuglagerung (7) um die Hubachse (8). Zu diesem Zweck weist der Dreh-/Hubantrieb (5) koaxiale aber gegenläufige Spindeltriebe (20, 21) sowie eine Antriebssteuerung (32) hierfür auf. Motorseitige Spindeltriebelemente (18, 19) der Spindeltriebe (20, 21) stehen mit separaten Antriebsmotoren (23, 24) in Verbindung und sind von der Antriebssteuerung (32) gesteuert wahlweise in miteinander übereinstimmenden Drehrichtungen gemeinschaftlich mit zugeordneten werkzeugseitigen Spindeltriebelementen (14, 15) oder in einander entgegengesetzten Drehrichtungen relativ zu den zugeordneten werkzeugseitigen Spindeltriebelementen (14, 15) um eine Spindeltriebachse (22) drehbar. Die werkzeugseitigen Spindeltriebelemente (14, 15) sind dabei zur Bewegung in Richtung der Spindeltriebachse (22) sowie zur Drehung um die Spindeltriebachse (22) miteinander gekoppelt. <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft eine Stanzmaschine mit einer Werkzeuglagerung
für ein Stanzwerkzeug sowie mit einem Dreh-/Hubantrieb,
mittels dessen die Werkzeuglagerung in Richtung einer Hubachse
zu dem Arbeitsbereich der Stanzmaschine hin und zurück bewegbar
und um die Hubachse dreheinstellbar ist und der wenigstens einen
motorisch angetriebenen und mit einer Antriebssteuerung
versehenen Spindeltrieb umfasst mit Spindeltriebelementen in
Form einer Antriebsspindel sowie einer darauf aufsitzenden
Spindelmutter, von denen das eine als motorseitiges Spindeltriebelement
und das andere als werkzeugseitiges Spindeltriebelement
vorgesehen ist, wobei das motorseitige Spindeltriebelement
mittels eines Antriebsmotors relativ zu dem werkzeugseitigen
Spindeltriebelement um eine Spindeltriebachse drehbar und
dadurch das werkzeugseitige Spindeltriebelement in Richtung der
Spindeltriebachse und die Werkzeuglagerung in Richtung der Hubachse
bewegbar ist und wobei das werkzeugseitige Spindeltriebelement
mittels eines Antriebsmotors um die Spindeltriebachse
drehbar und dadurch die Werkzeuglagerung um die Hubachse dreheinstellbar
ist.
Eine Stanzmaschine der vorstehenden Art ist offenbart in JP
04172133 A. Im Falle des Standes der Technik ist für die Werkzeuglagerung
einer Stanzmaschine ein Dreh-/Hubantrieb mit zwei
elektrischen Antriebsmotoren vorgesehen. Beide Antriebsmotoren
sind seitlich neben einer Antriebsspindel angeordnet, die ihrerseits
in Richtung einer Hubachse der Werkzeuglagerung verläuft.
Einer der Antriebsmotoren dient zur stanzenden Werkstückbearbeitung
und ist zu diesem Zweck über einen Riementrieb
mit einer auf der Antriebsspindel aufsitzenden Hubspindelmutter
verbunden. Durch Antrieb des sich so ergebenden Spindeltriebes
in einander entgegengesetzten Drehrichtungen wird das an der
Werkzeuglagerung vorgesehene Stanzwerkzeug mit Arbeitshüben in
Richtung auf das zu bearbeitende Werkstück und im Anschluss an
einen jeden Arbeitshub mit einem Rückhub in Gegenrichtung bewegt.
Der zweite Antriebsmotor der vorbekannten Stanzmaschine
ist zur Dreheinstellung der Werkzeuglagerung bzw. des Stanzwerkzeuges
vorgesehen. Über einen weiteren Riementrieb ist
dieser Antriebsmotor mit einem von der Antriebsspindel durchsetzten
Mitnehmer antriebsverbunden. Mittels des zweiten Antriebsmotors
wird bei Bedarf die Drehstellung von Werkzeuglagerung
und Stanzwerkzeug bezüglich der Hubachse des vorbekannten
Dreh-/Hubantriebes verändert.
Eine leistungsfähige und dessen ungeachtet kompakt bauende
Stanzmaschine bereitzustellen, hat sich die vorliegende Erfindung
ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik zum Ziel
gesetzt.
Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch die Stanzmaschine
nach Patentanspruch 1.
Im Falle der Erfindung ist demnach ein Dreh-/Hubantrieb mit koaxialen
aber gegenläufigen Spindeltrieben vorgesehen, die ihrerseits
von separaten Antriebsmotoren angetrieben werden. Die
motorseitigen Spindeltriebelemente der gegenläufigen Spindeltriebe
lassen sich dabei wahlweise in der gleichen Drehrichtung
oder in einander entgegengesetzten Drehrichtungen antreiben.
Stimmen die Drehrichtungen miteinander überein, so bewegen sich
die motorseitigen Spindeltriebelemente gemeinschaftlich mit den
untereinander gekoppelten werkzeugseitigen Spindeltriebelementen
um die Spindeltriebachse. Bei entsprechender Antriebssteuerung
der gegenläufigen Spindeltriebe ist auf diese Art und Weise
die Werkzeuglagerung bzw. das Stanzwerkzeug mit der gewünschten
Ausrichtung um die Hubachse dreheinstellbar. Zur Ausführung
der Drehbewegung von Werkzeuglagerung und Stanzwerkzeug
stehen die Motorleistungen der einzelnen Antriebsmotoren in
Summe zur Verfügung. Laufen die motorseitigen Spindeltriebelemente
in einander entgegengesetzten Richtungen um, so ergeben
sich zwischen den motorseitigen Spindeltriebelementen und den
zugeordneten werkzeugseitigen Spindeltriebelementen RelativDrehbewegungen,
die ihrerseits eine Verlagerung der werkzeugseitigen
Spindeltriebelemente sowie der Werkzeuglagerung und
des Stanzwerkzeuges in Richtung der Spindeltriebachse bzw. der
Hubachse bewirken. Infolge der Kopplung der werkzeugseitigen
Spindeltriebelemente ergänzen sich auch in diesem Fall die von
den Antriebsmotoren der einzelnen motorseitigen Spindeltriebelemente
bereitgestellten Drehmomente. Eine entsprechend große
Kraft kann an dem mit den werkzeugseitigen Spindeltriebelementen
bewegungsverbundenen Stanzwerkzeug in Richtung der Hubachse
ausgeübt werden. Diese große Axialkraft kann insbesondere als
Stanzkraft zur Werkstückbearbeitung genutzt werden. Die zu installierende
Motorleistung ist geringer als sie bei Einsatz eines
gleich leistungsfähigen Einzel-Antriebsmotors wäre. Bei
entsprechender Drehgeschwindigkeit der in einander entgegengesetzten
Richtungen umlaufenden motorseitigen Spindeltriebelemente
kann eine rotationsfreie Bewegung der werkzeugseitigen
Spindeltriebelemente in Richtung der Spindeltriebachse und somit
eine rotationsfreie Bewegung des Stanzwerkzeuges in Richtung
der Hubachse erzeugt werden, ohne dass hierzu eine separate
Verdrehsicherung für die werkzeugseitigen Spindeltriebelemente
benötigt würde. Alternativ besteht erfindungsgemäß auch
die Möglichkeit, die Geschwindigkeiten der sich in einander
entgegengesetzten Richtungen drehenden motorseitigen Spindeltriebelemente
derart aufeinander abzustimmen, dass sich eine
Bewegung der werkzeugseitigen Spindeltriebelemente und des
Stanzwerkzeuges in Richtung der Spindeltrieb- bzw. der Hubachse
und eine Drehbewegung um die Spindeltrieb- bzw. die Hubachse
überlagern. Mit einem kompakten Antrieb kann somit bei hoher
Leistungsfähigkeit eine Mehrzahl von Antriebsfunktionen realisiert
werden.
Besondere Ausführungsarten der Erfindung nach Patentanspruch 1
ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 10.
Im Falle der Erfindungsbauart nach Patentanspruch 2 sind die
Drehgeschwindigkeiten der motorseitigen Spindeltriebelemente
mittels der Antriebssteuerung der gegenläufigen Spindeltriebe
voneinander unabhängig steuerbar. Auf diese Art und Weise lassen
sich die aus der Drehbewegung der motorseitigen Spindeltriebelemente
resultierenden Bewegungen der Werkzeuglagerung
und des Stanzwerkzeuges mit großer Flexibilität an die Erfordernisse
des jeweiligen Anwendungsfalles anpassen.
Die ausweislich der Patentansprüche 3 bis 5 an patentgemäßen
Stanzmaschinen getroffenen Maßnahmen betreffen den Fall, dass
die motorseitigen Spindeltriebelemente der gegenläufigen Spindeltriebe
in einander entgegengesetzten Drehrichtungen umlaufen.
Diese Betriebsweise der gegenläufigen Spindeltriebe wird
zur Erzeugung von Bewegungen der Werkzeuglagerung und des
Stanzwerkzeuges in Richtung der Hubachse, insbesondere zur Ausführung
von Arbeitshüben des Stanzwerkzeuges gewählt. Dabei
kann die Dreheinstellung des Stanzwerkzeuges bezüglich der Hubachse
von Bedeutung sein. Unter Umständen ist sicherzustellen,
dass das Stanzwerkzeug mit einer bestimmten Drehstellung bezüglich
der Hubachse auf das zu bearbeitende Werkstück aufläuft.
Mittels der erfindungsgemäßen Antriebssteuerung der gegenläufigen
Spindeltriebe kann dies gewährleistet werden. Ausweislich
Patentanspruch 3 werden Ist-Dreheinstellungen der Werkzeuglagerung
bezüglich der Hubachse erfasst. In Abhängigkeit von dem
Erfassungsergebnis ist die Drehgeschwindigkeit wenigstens eines
motorseitigen Spindeltriebelementes steuerbar und auf diese Art
und Weise die Dreheinstellung der Werkzeuglagerung beeinflussbar.
Denkbar ist beispielsweise, dass sich bei Anlaufen der gegensinnig
angetriebenen motorseitigen Spindeltriebelemente eine
geringfügige Veränderung der Dreheinstellung der Werkzeuglagerung
bzw. des Stanzwerkzeuges ergibt, dass sich die Dreheinstellung
der Werkzeuglagerung bzw. des Stanzwerkzeuges aber
nach Beendigung der Anlaufphase nicht mehr verändert. Ist eine
derartige Änderung der Dreheinstellung von Werkzeuglagerung und
Stanzwerkzeug für die durchzuführende Werkstückbearbeitung ohne
Bedeutung, so kann sie beibehalten werden. In diesem Fall ist
die nach der Anlaufphase erreichte Drehgeschwindigkeit der motorseitigen
Spindeltriebelemente mittels der Auswerte- und
Steuereinheit der Antriebssteuerung auf einem konstanten Wert
zu halten. Gemäß Patentanspruch 4 lässt sich während der Bewegung
des Stanzwerkzeuges in Richtung der Hubachse eine Verstellung
des Stanzwerkzeuges um die Hubachse rückgängig machen.
Dieser Umstand ist vor allem dann bedeutsam, wenn Stanzwerkzeuge
mit einer von der Kreisform abweichenden Querschnittsform
verwendet werden. In diesen Fällen ist die Drehstellung des
Stanzwerkzeuges bezüglich der Hubachse für das Bearbeitungsergebnis
bzw. für die Durchführbarkeit der stanzenden Werkstückbearbeitung
von ausschlaggebender Bedeutung. Im Falle der Erfindungsbauart
nach Patentanspruch 5 ist die Soll-Dreheinstellung
der Werkzeuglagerung bzw. des Stanzwerkzeuges durch diejenige
Dreheinstellung definiert, die zu Beginn des Antriebes der
motorseitigen Spindeltriebelemente in einander entgegengesetzten
Drehrichtungen vorliegt.
Ausweislich Patentanspruch 6 sind in weiterer Ausgestaltung der
Erfindung gegenläufige Spindeltriebe mit einheitlicher Übersetzung
vorgesehen. Diese Vereinheitlichung der Antriebskomponenten
bedingt einen konstruktiv einfachen Aufbau der Gesamtanordnung
und vereinfacht außerdem die Antriebssteuerung der gegenläufigen
Spindeltriebe.
Die Erfindungsbauarten nach den Patentansprüchen 7 bis 9 zeichnen
sich durch eine besonders kompakte Bauweise des Dreh-/Hubantriebes
und somit der gesamten Maschine aus. Aufgrund der Erfindungsmerkmale
von Patentanspruch 7 ergeben sich für den
Dreh-/Hubantrieb verhältnismäßig kleine Abmessungen in radialer
Richtung der Spindeltriebachse. Entsprechend baut der Dreh-/Hubantrieb
nach Patentanspruch 8 in Richtung der Spindeltriebachse
relativ klein. Torque-Motoren, wie sie in Patentanspruch
9 genannt sind, gestatten es, auch hohe Motor-Drehmomente ohne
Einbauraum benötigende Zwischengetriebe zu übertragen.
Die einteilige Ausbildung der werkzeugseitigen Spindeltriebelemente
gemäß Patentanspruch 10 ist im Interesse einer Minimierung
der Anzahl der Einzelteile und somit im Interesse eines
konstruktiv einfachen und kompakten Aufbaus der Gesamtanordnung
vorgesehen.
Nachstehend wird die Erfindung anhand schematischer Darstellungen
zu Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Stanzmaschine mit einer ersten Bauart eines elektrischen Dreh-/Hubantriebes für ein Stanzoberwerkzeug in der teilgeschnittenen Seitenansicht,
- Fig. 2
- den Dreh-/Hubantrieb gemäß Fig.1 im Längsschnitt,
- Fig. 3
- eine zweite Bauart eines elektrischen Dreh-/Hubantriebes für ein Stanzoberwerkzeug einer Stanzmaschine im Längsschnitt und
- Fig. 4
- eine dritte Bauart eines elektrischen Dreh-/Hubantriebes für ein Stanzoberwerkzeug einer Stanzmaschine im Längsschnitt.
Ausweislich 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 elektrischer
Dreh-/Hubantrieb 5 für ein als Stanzstempel 6 ausgebildetes
Stanzwerkzeug vorgesehen. Der Stanzstempel 6 ist an
einer Werkzeuglagerung 7 montiert. Mittels des Dreh-/Hubantriebes
5 ist die Werkzeuglagerung 7 gemeinschaftlich mit dem
Stanzstempel 6 in Richtung einer Hubachse 8 geradlinig bewegbar
und in Richtung eines Doppelpfeils 9 um die Hubachse 8 dreheinstellbar.
Bewegungen in Richtung der Hubachse 8 werden von der
Werkzeuglagerung 7 bzw. dem Stanzstempel 6 bei Arbeitshüben zur
Bearbeitung von Werkstücken sowie bei sich an die Arbeitshübe
anschließenden Rückhüben ausgeführt. Eine Dreheinstellung der
Werkzeuglagerung 7 wird zur Änderung der Drehstellung des
Stanzstempels 6 bezüglich der Hubachse 8 vorgenommen.
Bei der Werkstückbearbeitung, im gezeigten Beispielsfall bei
der stanzenden Bearbeitung von nicht im Einzelnen dargestellten
Blechen, wirkt der Stanzstempel 6 mit einem nicht gezeigten
Stanzunterwerkzeug in Form einer Stanzmatrize zusammen. Diese
ist in gewohnter Weise in einen Werkstücktisch 10 integriert,
der seinerseits auf dem unteren Gestellschenkel 4 der Stanzmaschine
1 gelagert ist. Die bei der Werkstückbearbeitung erforderlichen
Relativbewegungen des betreffenden Bleches gegenüber
dem Stanzstempel 6 und der Stanzmatrize werden mittels einer in
einem Rachenraum 11 des Maschinengestells 2 untergebrachten Koordinatenführung
12 üblicher Bauart ausgeführt.
Wie Fig. 2 im Detail entnommen werden kann, ist die Werkzeuglagerung
7 mit dem Stanzstempel 6 an einem Stößel 13 vorgesehen.
Der Stößel 13 durchsetzt eine erste Antriebsspindel 14 sowie
eine zweite Antriebsspindel 15. Die Antriebsspindeln 14, 15
sind als Hohlspindeln ausgeführt. Über Verbindungsschrauben 16
sind die Antriebsspindeln 14, 15 untereinander verbunden. Die
Verbindungsschrauben 16 durchsetzen dabei einen Außenbund 17
des Stößels 13. Dadurch sind die Antriebsspindeln 14, 15 untereinander
sowie an dem Stößel 13 allseitig wirksam fixiert.
Auf der ersten Antriebsspindel 14 sitzt eine erste Spindelmutter
18, auf der zweiten Antriebsspindel 15 eine zweite Spindelmutter
19 auf. Gemeinsam mit der ersten Spindelmutter 18 bildet
die erste Antriebsspindel 14 einen ersten Spindeltrieb 20. Entsprechend
umfasst ein zweiter Spindeltrieb 21 die zweite Antriebsspindel
15 sowie die zweite Spindelmutter 19. Die beiden
Spindeltriebe 20, 21 sind als gegenläufige, ansonsten aber baugleiche
Kugelgewindetriebe ausgebildet. Eine gemeinsame Spindeltriebachse
22 fällt mit der Hubachse 8 des Dreh-/Hubantriebes
5 zusammen.
Zum Antrieb des ersten Spindeltriebes 20 dient ein erster elektrischer
Antriebsmotor 23, zum Antrieb des zweiten Spindeltriebes
21 ein zweiter elektrischer Antriebsmotor 24. Bei beiden
Antriebsmotoren 23, 24 handelt es sich um Torque-Motoren. Ein
Stator 25 des ersten elektrischen Antriebsmotors 23 sowie ein
Stator 26 des zweiten elektrischen Antriebsmotors 24 sind jeweils
an einem Antriebsgehäuse 27 des Dreh-/Hubantriebes 5 angebracht.
Ein Rotor 28 des ersten elektrischen Antriebsmotors
23 ist getriebelos mit der ersten Spindelmutter 18, ein Rotor
29 des zweiten elektrischen Antriebsmotors 24 auf entsprechender
Art und Weise mit der zweiten Spindelmutter 19 verbunden.
Demnach bilden die erste Spindelmutter 18 sowie die zweite
Spindelmutter 19 motorseitige Spindeltriebelemente, die erste
Antriebsspindel 14 sowie die zweite Antriebsspindel 15 werkzeugseitige
Spindeltriebelemente der Spindeltriebe 20, 21. Die
Spindelmutter 18, der Rotor 28 und der Stator 25 sowie die
Spindelmutter 19, der Rotor 29 und der Stator 26 sind jeweils
mit gegenseitiger Überdeckung in Richtung der Hubachse 8 bzw.
der Spindeltriebachse 22 angeordnet. Über herkömmliche Wälzlager
30, 31 sind die Spindeltriebe 20, 21 sowie der Stößel 13
mit der Werkzeuglagerung 7 und dem Stanzstempel 6 an dem Antriebsgehäuse
27 des Dreh-/Hubantriebes 5 drehgelagert.
Die elektrischen Antriebsmotoren 23, 24 und über diese auch die
Spindeltriebe 20, 21 sind voneinander unabhängig und dabei jeweils
sowohl in ihrer Drehzahl bzw. ihrem Drehwinkel als auch
in ihrer Drehrichtung steuerbar. Zu diesem Zweck vorgesehen ist
eine in den Abbildungen stark schematisiert dargestellte Antriebssteuerung
32, die ihrerseits in die numerische Gesamtsteuerung
der Stanzmaschine 1 integriert ist. Teil der Antriebssteuerung
32 ist eine Auswerte- und Steuereinheit 33.
Diese ist mit den elektrischen Antriebsmotoren 23, 24 sowie mit
Erfassungseinrichtungen 34, 35, 36 verbunden. Die Erfassungseinrichtung
34 dient zur Erfassung des Drehwinkels bzw. der
Dreheinstellung sowie der Drehrichtung der Werkzeuglagerung 7
bzw. des Stanzstempels 6 bezüglich der Hubachse 8. Mittels der
Erfassungseinrichtung 35 werden der Drehwinkel bzw. die Drehgeschwindigkeit
sowie die Drehrichtung der ersten Spindelmutter
18, mittels der Erfassungseinrichtung 36 der Drehwinkel bzw.
die Drehgeschwindigkeit sowie die Drehrichtung der zweiten
Spindelmutter 19 erfasst. Sämtliche Erfassungseinrichtungen 34,
35, 36 sind üblicher Bauart und weisen jeweils ein mit dem Antriebsgehäuse
27 verbundenes stationäres Element sowie ein mit
dem jeweils zu überwachenden rotierenden Bauteil verbundenes
umlaufendes Element auf.
Mit Hilfe der Antriebssteuerung 32 sind unterschiedliche Betriebsweisen
des Dreh-/Hubantriebes 5 realisierbar.
Bei der stanzenden Werkstückbearbeitung ist der Stanzstempel 6
in Richtung der Hubachse 8 des Dreh-/Hubantriebes 5 gegen das
zu bearbeitende Werkstück zu bewegen. Zu diesem Zweck werden
die Spindeltriebe 20, 21 mittels der elektrischen Antriebsmotoren
23, 24 mit gleicher Drehzahl aber in entgegengesetzten
Drehrichtungen angetrieben. Infolge der einander entgegengerichteten
Drehbewegungen der Spindelmuttern 18, 19 sowie aufgrund
der u.a. drehfesten Verbindung der Antriebsspindeln 14,
15 ändern letztere bei der beschriebenen Drehung der Spindelmuttern
18, 19 ihre Drehstellung bezüglich der Hubachse 8
nicht. Die Antriebsspindeln 14, 15 verlagern sich vielmehr gemeinsam
mit dem Stößel 13 und dem an diesem angebrachten Stanzstempel
6 ausschließlich in Richtung der Hubachse 8 und dabei
aufgrund der zweckentsprechend gewählten Drehrichtungen der
Spindelmuttern 18, 19 zu dem zu bearbeitenden Werkstück hin.
Die von den elektrischen Antriebsmotoren 23, 24 jeweils bereitgestellten
Motordrehmomente ergänzen sich, bei Arbeitshüben
steht an dem Stanzstempel 6 eine entsprechend hohe Stanzkraft
zur Verfügung.
Nachdem in dem gezeigten Beispielsfall der Stanzstempel 6 eine
von der Kreisform abweichende Querschnittsform aufweist, ist
die Drehstellung des Stanzstempels 6 bezüglich der Hubachse 8
für die Durchführbarkeit der Werkstückbearbeitung bzw. für das
Bearbeitungsergebnis von entscheidender Bedeutung. Ist der
Stanzstempel 6 bei Einleitung eines Stanzhubes, d.h. zu Beginn
des gegensinnigen Antriebes der Spindelmuttern 18, 19 mit seiner
Soll-Ausrichtung bezüglich der Hubachse 8 angeordnet, so
muss dafür Sorge getragen werden, dass diese Soll-Ausrichtung
auch bei Auftreffen des Stanzstempels 6 auf das zu bearbeitende
Werkstück gegeben ist. Zu diesem Zweck wird während der Stanzhübe
die Dreheinstellung bzw. der Drehwinkel des Stanzstempels
6 bezüglich der Hubachse 8 mit Hilfe der Erfassungseinrichtung
34 überwacht. Nimmt der mittels der Erfassungseinrichtung 34
aufgenommene Drehwinkel einen von Null verschiedenen Wert an,
so wird mittels der Auswerte- und Steuereinheit 33 wenigstens
einer der Antriebsmotoren 23, 24 derart drehzahlgesteuert, dass
im Ergebnis die Soll-Dreheinstellung des Stanzstempels 6 wieder
hergestellt wird. Überwacht werden die Drehzahlen bzw. Drehgeschwindigkeiten
der Antriebsmotoren 23, 24 bzw. der Spindelmuttern
18, 19 mittels der Erfassungseinrichtungen 35, 36. Im Übrigen
dienen die Erfassungseinrichtungen 35, 36 zur Steuerung
der Drehwinkel und Drehrichtungen der Spindelmuttern 18, 19 und
somit zur Steuerung des Betrages und der Richtung der von den
Antriebsspindeln 14, 15 bzw. von dem Stanzstempel 6 ausgeführten
Hübe in Richtung der Hubachse 8.
Nach Beendigung eines Stanzhubes wird durch Richtungsumsteuerung
der elektrischen Antriebsmotoren 23, 24 ein Rückhub des
Stanzstempels 6 ausgeführt. Auch zur Ausführung der Rückhubbewegung
des Stanzstempels 6 sind die elektrischen Antriebsmotoren
23, 24 bzw. die Spindeltriebe 20, 21 mit entgegengesetzten
Drehrichtungen zu betreiben.
Sowohl bei den Stanz- bzw. Arbeitshüben als auch bei den sich
an die Arbeitshübe anschließenden Rückhüben bewirken die einander
entgegengesetzten Drehrichtungen der Spindelmuttern 18, 19,
dass die Antriebsspindeln 14, 15 und mit diesen der Stößel 13
und der daran angebrachte Stanzstempel 6 ihre Ausrichtung um
die Hubachse 8 zumindest im Wesentlichen beibehalten. Erforderlich
sind allenfalls geringfügige Ausrichtungskorrekturen, die
in der vorstehend beschriebenen Art und Weise vorgenommen werden.
Beide Spindeltriebe 20, 21 wirken demnach als Verdrehsicherung
für die Antriebsspindeln 14, 15. Eine separate Vorrichtung
zur Verdrehsicherung ist daher verzichtbar.
Soll die Ausrichtung des Stanzstempels 6 bezüglich der Hubachse
8 verändert werden, so sind die elektrischen Antriebsmotoren
23, 24 und mit diesen die Spindeltriebe 20, 21 mit übereinstimmenden
Drehrichtungen zu betreiben. Die gleichsinnig um die
Hubachse 8 umlaufenden Spindelmuttern 18, 19 nehmen die Antriebsspindeln
14, 15 sowie den mit diesen drehfest verbundenen
Stanzstempel 6 in Drehrichtung mit. Überwacht wird die Dreheinstellung
des Stanzstempels 6 mittels der Erfassungseinrichtung
34, über welche das Erreichen des gewünschten Drehwinkels des
Stanzstempels 6 feststellbar ist. Über die Auswerte- und Steuereinheit
33 wird der Drehantrieb des Stanzstempels 6 bei Erreichen
der gewünschten Dreheinstellung stillgesetzt. Die Drehstellung
der dem Stanzstempel 6 zugeordneten Stanzmatrize wird
erforderlichenfalls auch verändert.
Denkbar ist auch eine Überlagerung von geradlinigen Bewegungen
des Stanzstempels 6 in Richtung der Hubachse 8 sowie von Drehbewegungen
des Stanzstempels 6 um die Hubachse 8. Zu diesem
Zweck sind die Spindeltriebe 20, 21 mittels der elektrischen
Antriebsmotoren 23, 24 mit einander entgegengesetzten Drehrichtungen
und voneinander verschiedenen Drehgeschwindigkeiten bzw.
Drehzahlen zu betreiben. Die Drehrichtung des Stanzstempels 6
bzw. der Antriebsspindeln 14, 15 wird dabei durch die "schnellere"
der Spindelmuttern 18, 19 bestimmt. Auch bei dieser Betriebsweise
des Dreh-/Hubantriebes 5 wird die Drehstellung bzw.
der Drehwinkel des Stanzstempels 6 mittels der Erfassungseinrichtung
34 überwacht - und sofern erforderlich - durch Veränderung
der Drehzahl wenigstens eines der Antriebsmotoren 23, 24
gesteuert.
Ein Dreh-/Hubantrieb 45, wie er in Fig. 3 gezeigt ist, unterscheidet
sich von dem Dreh-/Hubantrieb 5 nach Fig. 2 durch die
Gestaltung von Antriebsspindeln 54, 55 sowie deren Verbindung
mit der Werkzeuglagerung 7 und dem Stanzstempel 6. Abweichend
von den Antriebsspindeln 14, 15 gemäß Fig. 2 bilden die Antriebsspindeln
54, 55 ausweislich Fig. 3 eine einteilige Baueinheit.
Ein Stößel 53 ist im Innern der axialen Aufnahme der
Antriebsspindel 54 fixiert. Im Übrigen stimmt der Dreh-/Hubantrieb
45 mit dem Dreh-/Hubantrieb 5 überein. Die Antriebsspindeln
54, 55 bilden als werkzeugseitige Spindeltriebelemente gemeinsam
mit motorseitigen Spindeltriebelementen in Form von
Spindelmuttern 58, 59 gegenläufige Spindeltriebe 60, 61. Aufgrund
der gegebenen konstruktiven und funktionellen Übereinstimmungen
werden in den Fig. 2 und 3 ansonsten die gleichen
Bezugszeichen verwendet.
Fig. 4 zeigt einen Dreh-/Hubantrieb 85 mit Spindeltrieben 100,
101, die unter kinematischer Umkehrung der Verhältnisse gemäß
den Fign. 2 und 3 ausgeführt sind. So sind im Falle des Dreh-/Hubantriebes
85 eine erste Antriebsspindel, 94 mit dem Rotor 28
des ersten elektrischen Antriebsmotors 23 und eine zweite Antriebsspindel
95 mit dem Rotor 29 des zweiten elektrischen Antriebsmotors
24 direkt verbunden. Untereinander gekoppelt und
an einem mit der Werkzeuglagerung 7 sowie dem Stanzstempel 6
versehenen Stößel 93 angebracht sind eine erste Spindelmutter
98 sowie eine zweite Spindelmutter 99. Dementsprechend werden
im Falle des Dreh-/Hubantriebes 85 die motorseitigen Spindeltriebelemente
von den Antriebsspindeln 94, 95 und die werkzeugseitigen
Spindeltriebelemente von den Spindelmuttern 98, 99 gebildet.
Im Übrigen stimmt der Dreh-/Hubantrieb 85 in Aufbau und
Funktionsweise grundsätzlich mit den Dreh-/Hubantrieben 5, 45
nach den Fign. 2 und 3 überein. Für einander entsprechende Bauteile
sind in den genannten Abbildungen übereinstimmende Bezugszeichen
vorgesehen.
Claims (10)
- Stanzmaschine mit einer Werkzeuglagerung (7) für ein Stanzwerkzeug (6) sowie mit einem Dreh-/Hubantrieb (5, 45, 85), mittels dessen die Werkzeuglagerung (7) in Richtung einer Hubachse (8) zu dem Arbeitsbereich der Stanzmaschine hin und zurück bewegbar und um die Hubachse (8) dreheinstellbar ist und der wenigstens einen motorisch angetriebenen und mit einer Antriebssteuerung (32) versehenen Spindeltrieb (20, 21; 60, 61; 100, 101) umfasst mit Spindeltriebelementen in Form einer Antriebsspindel sowie einer darauf aufsitzenden Spindelmutter, von denen das eine als motorseitiges Spindeltriebelement (18, 19; 58, 59; 94, 95) und das andere als werkzeugseitiges Spindeltriebelement (14, 15; 54, 55; 98, 99) vorgesehen ist, wobei das motorseitige Spindeltriebelement (18, 19; 58, 59; 94, 95) mittels eines Antriebsmotors (23, 24) relativ zu dem werkzeugseitigen Spindeltriebelement (14, 15; 54, 55; 98, 99) um eine Spindeltriebachse (22) drehbar und dadurch das werkzeugseitige Spindeltriebelement (14, 15; 54, 55; 98, 99) in Richtung der Spindeltriebachse (22) und die Werkzeuglagerung (7) in Richtung der Hubachse (8) bewegbar ist und wobei das werkzeugseitige Spindeltriebelement (14, 15; 54, 55; 98, 99) mittels eines Antriebsmotors (23, 24) um die Spindeltriebachse (22) drehbar und dadurch die Werkzeuglagerung (7) um die Hubachse (8) dreheinstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass koaxiale aber gegenläufige Spindeltriebe (20, 21; 60, 61; 100, 101) sowie eine Antriebssteuerung (32) hierfür vorgesehen sind, wobei die motorseitigen Spindeltriebelemente (18, 19; 58, 59; 94, 95) der gegenläufigen Spindeltriebe (20, 21; 60, 61; 100, 101) mit separaten Antriebsmotoren (23, 24) in Antriebsverbindung stehen und von der Antriebssteuerung (32) gesteuert mittels der Antriebsmotoren (23, 24) wahlweise in miteinander übereinstimmenden Drehrichtungen gemeinschaftlich mit den zugeordneten werkzeugseitigen Spindeltriebelementen (14, 15; 54, 55; 98, 99) oder in einander entgegengesetzten Drehrichtungen relativ zu den zugeordneten werkzeugseitigen Spindeltriebelementen (14, 15; 54, 55; 98, 99) um die Spindeltriebachse (22) drehbar sind und wobei die werkzeugseitigen Spindeltriebelemente (14, 15; 54, 55; 98, 99) der gegenläufigen Spindeltriebe (20, 21; 60, 61; 100, 101) zur Bewegung in Richtung der Spindeltriebachse (22) sowie zur Drehung um die Spindeltriebachse (22) miteinander gekoppelt sind.
- Stanzmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Antriebssteuerung (32) der gegenläufigen Spindeltriebe (20, 21; 60, 61; 100, 101) die Drehgeschwindigkeiten der motorseitigen Spindeltriebelemente (18, 19; 58, 59; 94, 95) voneinander unabhängig steuerbar sind.
- Stanzmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebssteuerung (32) der gegenläufigen Spindeltriebe (20, 21; 60, 61; 100, 101) eine Erfassungseinrichtung (34) zur Erfassung einer Ist-Dreheinstellung der Werkzeuglagerung (7) bezüglich der Hubachse (8) bei in einander entgegengesetzten Drehrichtungen angetriebenen motorseitigen Spindeltriebelementen (18, 19; 58, 59; 94, 95) aufweist und dass die Erfassungseinrichtung (34) zur Erfassung der Ist-Dreheinstellung der Werkzeuglagerung (7) mit einer Auswerte- und Steuereinheit (33) der Antriebssteuerung in Verbindung steht, mittels derer die Drehgeschwindigkeit wenigstens eines motorseitigen Spindeltriebelementes (18, 19; 58, 59; 94, 95) in Abhängigkeit von der erfassten Ist-Dreheinstellung der Werkzeuglagerung (7) steuerbar ist.
- Stanzmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Auswerte- und Steuereinheit (33) der Antriebssteuerung (32) eine erfasste Ist-Dreheinstellung und eine Soll-Dreheinstellung der Werkzeuglagerung (7) miteinander vergleichbar sind und bei Abweichung der erfassten Ist-Dreheinstellung von der Soll-Dreheinstellung die Drehgeschwindigkeit wenigstens eines motorseitigen Spindeltriebelementes (18, 19; 58, 59; 94, 95) in einem die Ist-Dreheinstellung der Werkzeuglagerung (7) in die Soll-Dreheinstellung überführenden Sinne steuerbar ist.
- Stanzmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Soll-Dreheinstellung der Werkzeuglagerung (7) die Anfangs-Dreheinstellung der Werkzeuglagerung (7) zu Beginn des gegensinnigen Antriebes der motorseitigen Spindeltriebelemente (18, 19; 58, 59; 94, 95) vorgesehen ist und dass mittels der Auswerte- und Steuereinheit (33) der Antriebssteuerung (32) bei Abweichung der erfassten Ist-Dreheinstellung der Werkzeuglagerung (7) von der Anfangs-Dreheinstellung die Drehgeschwindigkeit wenigstens eines motorseitigen Spindeltriebelementes (18, 19; 58, 59; 94, 95) in einem die Ist-Dreheinstellung der Werkzeuglagerung (7) in die Anfangs-Dreheinstellung überführenden Sinne steuerbar ist.
- Stanzmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die gegenläufigen Spindeltriebe (20, 21; 60, 61; 100, 101) mit einheitlicher Übersetzung ausgebildet sind.
- Stanzmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Antriebsmotor (23, 24) als Elektromotor mit einem Stator (25, 26) und einem radial innerhalb des Stators (25, 26) angeordneten Rotor (28, 29) ausgebildet ist und dass das dem Antriebsmotor (23, 24) zugeordnete motorseitige Spindeltriebelement (18, 19; 58, 59; 94, 95) mit dem Rotor (28, 29) getriebelos verbunden und gemeinschaftlich mit dem Rotor (28, 29) um die Spindeltriebachse (22) drehbar ist.
- Stanzmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein motorseitiges Spindeltriebelement (18, 19; 58, 59; 94, 95) einerseits und der Rotor (28, 29) und/oder der Stator (25, 26) des zugeordneten Antriebsmotors (23, 24) andererseits mit gegenseitiger Überdeckung in Richtung der Spindeltriebachse (22) angeordnet sind.
- Stanzmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Antriebsmotor (23, 24) als Torque-Motor ausgebildet ist.
- Stanzmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die werkzeugseitigen Spindeltriebelemente (58, 59) eine einteilige Baueinheit bilden.
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