DE10261748B4 - Stanzwerkzeug - Google Patents

Abstract

Stanzwerkzeug mit einem in einer Führungsbüchse (10) axial verschieblich, aber drehfest geführten Stempeltreiber (12) mit einer Bohrung (18) im vorderen Ende, in der ein Stanzstempel (22) an seinem mit einer Ringrille (34) versehenen Schaft (20) durch lösbar in die Ringrille (34) eingreifende Halteglieder (32) in Form von Rastkugeln (32) axial festlegbar ist, wobei der Stanzstempel (22) beim Stanzhub an einer Stirnfläche des Stempeltreibers (12) anliegt und durch eine oder mehrere jeweils in einer Querbohrung (30) im vorderen Ende des Stempeltreibers (12) sitzende Rastkugeln (32) axial festlegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkugeln (32) durch einen Federring (36) in Eingriff mit der Ringrille (34) gehalten sind, wobei der Außendurchmesser des Federrings (36) in der Eingriffsstellung minimal kleiner ist als der Innendurchmesser der Führungsbüchse (10) und zum Lösen des Stanzstempels (22) vom Stempeltreiber (12) bei aus der Führungsbüchse (10) herausgezogenem Stempeltreiber (12) auf einen Durchmesser aufweitbar ist, der größer ist als der...

Description

• Die Erfindung betrifft ein Stanzwerkzeug mit einem in einer Führungsbüchse axial verschieblich, aber drehfest geführten Stempeltreiber mit einer Bohrung im vorderen Ende, in der ein Stanzstempel an seinem mit einer Ringrille versehenen Schaft durch lösbar in die Ringrille eingreifende Halteglieder in Form von Rastkugeln axial festlegbar ist, wobei der Stanzstempel beim Stanzhub an einer Stirnfläche des Stempeltreibers anliegt und durch eine oder mehrere jeweils in einer Querbohrung im vorderen Ende des Stempeltreibers sitzende Rastkugeln axial festlegbar ist.
• Ein derartiges Stanzwerkzeug mit einer lösbaren Verriegelung gegen axiale Relativbewegungen zwischen dem Stanzstempel und dem Stempeltreiber ist aus derFR-2607737 A1 bekannt. Bei ihr greifen als Halteglieder drei durch Schrauben, die in passende Gewinde-Querbohrungen im Stempeltreiber eingeschraubt sind, radial nach innen gedrückte Kugeln in die Ringrille im Schaft des Stanzstempels ein. Die Schrauben und Kugeln legen den mit seiner hinteren Stirnfläche am Grund der Bohrung abgestützten Stanzstempel axial in beiden Richtungen am Stempeltreiber fest und nehmen deshalb sowohl beim Stanzhub als auch beim Rückhub am Stanzstempel auftretende Kräfte auf und übertragen sie auf den Stempeltreiber. Da die belasteten Flächen der Kugeln sehr klein sind, kann es bei dem bekannten Stanzwerkzeug wegen der maßlichen Überbestimmung der axialen Spannstellung des Stanzstempels einerseits durch den Sitz der Kugeln in der Ringrille und andererseits durch seine Anlage am Grund der Bohrung leicht zu Beschädigungen der Kugeln und der Ringrille kommen. Außerdem ist der Wechsel des Stanzwerkzeugs umständlich, weil dazu mehrere Schrauben gelöst und wieder festgeschraubt werden müssen.
• Daneben sind aus derUS 2,172,272 A und dem deutschen GebrauchsmusterDE 92 18 677 U1 Stanzwerkzeuge mit einer lösbaren Verriegelung gegen relative Drehbewegungen zwischen dem Stanzstempel und dem Stempeltreiber bekannt. Eine solche Verriegelung gegen Bewegung in beiden Drehrichtungen ist notwendig, weil der Stanzstempel durch ein Gewinde mit dem Stempeltreiber verbunden ist, das die beim Stanzen auftretenden axialen Lasten vom Stanzstempel auf den Stempeltreiber überträgt und eine Kompensation der Gesamtlänge von Stanzstempel und Stempeltreiber nach dem Nachschleifen gestattet. Um eine relative Drehbewegung der beiden Gewindeteile und damit eine Veränderung der Gesamtlänge zu verhindern, ist das Außengewinde durch mehrere über den Umfang verteilte axiale Längsnuten zerschnitten und wird ein in einer Querbohrung in dem Gewindeteil mit Innengewinde sitzender, angespitzter Stift durch einen Federring in eine der Längsnuten gedrückt. Bei dem genannten Gebrauchsmuster ist der spitze Stift einstückig mit dem Federring ausgebildet und am radialen Zurückweichen aus der Längsnut dadurch gehindert, daß die Bohrungswand der Führungsbüchse eine Aufweitung des Federrings blockiert. Die Verriegelung muß grundsätzlich die Belastungen in beiden Drehrichtungen aufnehmen. Wenn sich der Federring außerhalb der Bohrung der Führungsbüchse befindet, ist eine Relativdrehung der Gewindeteile möglich, wobei zum Lösen und erneuten Verbinden des Stanzstempels mit dem Stempeltreiber bei jeder Umdrehung mehrmals die Drehverrastung überwunden werden muß.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Stanzwerkzeug der eingangs genannten Art mit einer sicheren Verriegelung gegen axiale Relativbewegungen zwischen Stanzstempel und Stempeltreiber zu schaffen, das ein einfaches und schnelles Abtrennen des Stanzstempels vom Stempeltreiber gestattet, und bei dem durch die einseitige Entlastung der Verriegelung die beim Stanzhub auftretenden, großen Kräfte von den Haltegliedern wirksam ferngehalten sind.
• Vorstehende Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Rastkugeln durch einen Federring in Eingriff mit der Ringrille gehalten sind, wobei der Außendurchmesser des Federrings in der Eingriffsstellung minimal kleiner ist als der Innendurchmesser der Führungsbüchse und zum Lösen des Stanzstempels vom Stempeltreiber bei aus der Führungsbuchse herausgezogenem Stempeltreiber auf einen Durchmesser aufweitbar ist, der größer ist als der Innendurchmesser der Führungsbüchse, so dass die Rastkugeln beim Herausziehen des Stanzstempels radial aus der Ringrille des Stanzstempels gedrängt werden.
• Das neue Stanzwerkzeug bietet zunächst den Vorteil, daß die starken Belastungen beim Stanzhub über die Stirnfläche des Stempeltreibers übertragen werden, die elastisch gehaltenen Halteglieder also nicht entsprechend stark ausgebildet werden müssen. Lediglich die wesentlich kleineren Kräfte beim Rückhub des Stanzstempels belasten die Rastkugeln und ihre Führungsflächen. Auch der Federring braucht nur eine minimale Federkraft auf die Rastkugeln auszuüben, um außerhalb der Führungsbüchse den Stanzstempel am Herausfallen aus der Bohrung im Stempeltreiber zu hindern. Daher läßt sich der Stanzstempel ohne weiteres von Hand vom Stempeltreiber trennen sowie umgekehrt in die Bohrung im vorderen Ende des Stempeltreibers eindrücken und einrasten. Unabhängig davon, mit welch geringer bzw. minimaler Spannkraft der Federring die Rastkugeln in die Ringrille drückt, ist die vorgeschlagene Verriegelung gegen eine axiale Trennung des Stanzstempels vom Stempeltreiber absolut zuverlässig, solange durch geeignete Wahl der Durchmesser dafür gesorgt ist, daß die Rastkugeln noch in die Ringrille eingreifen, wenn der Federring an der Bohrungswand der Führungshülse anliegt.
• Da der Außendurchmesser des Federrings in der Eingriffsstellung nur minimal kleiner ist als der Innendurchmesser der Führungsbüchse, wird das axiale Spiel in der Verriegelung so klein wie möglich gehalten.
• Im Hinblick auf die Zuverlässigkeit der Verriegelung besteht der Federring zweckmäßigerweise aus Stahl. Außerdem hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Federring in einer Ringnut in der Umfangsfläche des Stempeltreibers sitzt, die die Mittellängsachsen der Querbohrungen kreuzt und nur wenig breiter ist als der Durchmesser des Federrings im Axialschnitt.
• Die axiale Abstützung der Kräfte beim Stanzhub erfolgt in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch, daß der Schaft des Stanzstempels mit einem Flansch geformt ist, dessen Rückseite an der vorderen Endfläche des Stempeltreibers anliegt. Alternativ könnte aber auch die hintere Endfläche des Schafts des Stanzstempels am Boden der Bohrung im vorderen Ende des Stempeltreibers anliegen. Sowohl die die Bohrung umgebende vordere Endfläche des Stempeltreibers, an der sich die Rückseite eines Flanschs am Stanzstempel axial abstützen kann, als auch der Boden der Bohrung im vorderen Ende des Stempeltreibers bilden jeweils einen Teil der gesamten vorderen Stirnfläche des Stempeltreibers, worunter hier alle nach vorne, zum Stanzstempel weisenden Flächen des Stempeltreibers, soweit sie nicht durch Hinterschneidungen entstanden sind, verstanden werden.
• Um axiale Spielfreiheit zu gewährleisten, ist in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung der Abstand zwischen der Querebene, in der die Mittellängsachsen der Querbohrungen liegen, und der vorderen Endfläche des Stempeltreiber bzw. dem Boden der Bohrung im Verhältnis zum Abstand zwischen der mittleren Querebene durch Ringrille und der Rückseite des Flanschs bzw. der hinteren Endfläche des Schafts des Stanzstempels so bemessen, daß der Stanzstempel durch die federbelasteten Rastkugeln axial gegen den Stempeltreiber andrückbar ist.
• In vielen Anwendungsfällen hat die Schneidkante des Stanzstempels im Umriß eine von einem Kreis abweichende Form. In solchen Fällen ist es notwendig, nicht nur den Stempeltreiber, sondern auch den Stanzstempel in einer bestimmten Drehwinkelstellung mit Bezug auf die Mittellängsachse der Bohrung der Führungsbuchse zu halten. Zu diesem Zweck ist vorzugsweise der Schaft des Stanzstempels hinter der Ringrille mit einer am hinteren Ende des Schafts offenen Längsnut versehen, in die ein zu ihrer Breite passender, im Stempeltreiber sitzender Querstift beim Einsetzen des Stanzstempels in die Bohrung im Stempeltreiber einführbar ist. Vorzugsweise ragt dabei der Querstift radial nach außen aus dem Stempeltreiber heraus und in eine in der Breite passende Längsnut in der Führungsbüchse hinein. Auf diese Weise ist mit einem einzigen Querstift sowohl der Stempeltreiber mit Bezug auf die Führungsbüchse als auch der Stanzstempel mit Bezug auf den Stempeltreiber in Umfangsrichtung ausgerichtet und festgelegt.
• Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es genügt hierfür ein vereinfachter Längsschnitt durch die vorderen Enden einer Führungsbüchse und eines darin geführten Stempeltreibers sowie einen mit diesem verbundenen Stanzstempel.
• Bei der in der Zeichnung mit10 bezeichneten Führungsbüchse kann es sich um eine herkömmliche Führungsbüchse handeln, wie sie z. B. bei den zur Zeit zum Einsatz kommenden Stanzmaschinen verwendet wird. Die Führungsbüchse10 wird in einer mit Bezug auf ihre Mittellängsachse definierten Drehwinkelstellung, die z. B. durch eine äußere Längsnut in der Führungsbüchse bestimmt ist, in die Werkzeugaufnahme der Stanzmaschine eingesetzt und in dieser Lage fixiert. Es ist für die Erfindung unerheblich, wie das oberen Ende der Führungsbüchse mit anderen Teilen des Stanzwerkzeugs verbunden und ob am unteren Ende eine auswechselbare Abstreiferplatte angebracht ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Einfachheit halber der als Abstreifer dienende Teil des Stanzwerkzeugs als einteilig mit der Führungsbüchse10 ausgebildet dargestellt.
• In der Führungsbüchse10 ist ein Stempeltreiber12 axial verschieblich, aber drehfest geführt. Er überträgt die auf sein oberes Ende ausgeübten Druck- und Zugkräfte zur Durchführung des Stanzhubs bzw. Rückhubs. Die Verdrehsicherung erfolgt in üblicher Weise mittels eines im vorderen Bereich des Stempeltreibers12 sitzenden Querstifts14, der radial vorsteht und mit seinem vorstehenden Teil in einer in der Breite passenden, am Ende offenen Längsnut16 in der Führungsbüchse10 gleitet. Bei der Längsnut16 kann es sich um dieselbe Längsnut handeln, welche die Drehwinkelstellung der Führungsbüchse mit Bezug auf die Stanzmaschine festlegt, es kann aber auch eine von dieser unabhängige Längsnut sein.
• An seinem vorderen Ende ist der im Querschnitt kreisrunde Stempeltreiber12 mit einer konzentrischen Bohrung18 versehen die zur Aufnahme des im Durchmesser passenden hinteren Schafts20 eines insgesamt mit22 bezeichneten Stanzstempels dient. Dieser hat weiterhin einen vorderen Schaft24, dessen z. B. runder oder polygonaler Querschnitt den zu stanzenden Löchern entspricht, und ist im mittleren Bereich mit einem Flansch bzw. Bund26 versehen, der im montierten Zustand während des Stanzhubs mit seiner Rückseite an der vorderen Endfläche des Stempeltreibers12 anliegt, so daß über diese zusammenwirkenden Flächen die Stanzkraft vom Stempeltreiber12 auf den Stanzstempel22 übertragen wird.
• Um die bei einem Stanzstempel22 mit polygonalem bzw. unrunden Querschnitt des vorderen Schafts24 wichtige Fixierung in einer mit Bezug auf die Mittellängsachse definierten Drehwinkelstellung zu gewährleisten, ist der Querstift14 derart angeordnet, daß er radial nach innen in die Bohrung18 ragt, und zwar kurz vor deren inneren Ende. Der hintere Schaft20 des Stanzstempels22 ist an wenigstens einer Stelle seines Umfangs kurz vor seinem hinteren Ende mit einer in der Breite zum dem Querstift14 passenden, am Ende offenen Längsnut28 versehen. Der Stanzstempel22 ist derart in die Bohrung18 einzusetzen, daß das innere Ende des Querstifts14 in die bzw. eine bestimmte Längsnut28 eindringt und in der Eingriffsstellung den Stanzstempel22 relativ zum Stempeltreiber12 drehfest hält.
• Beim Einsetzen des Stanzstempels22 in die Bohrung18 rasten unmittelbar vor Erreichen der axialen Endstellung, in der die Rückseite des Bundes26 an der vorderen Endfläche des Stempeltreibers12 anliegt, drei jeweils in einer Querbohrung30 im vorderen Ende des Stempeltreibers12 sitzende Rastkugeln32 in eine Ringrille34 im hinteren Schaft20 des Stanzstempels22 ein. Die Rastkugeln32 werden durch einen sie umgebenden Federring36 aus Stahl radial nach innen gedrängt, sind allerdings durch eine leichte Verjüngung der Querbohrungen30 im Bereich ihrer Mündung in die Bohrung18 daran gehindert, nach dem Herausziehen des Stanzstempels22 aus dem Stempeltreiber12 durch die Bohrung18 aus den Querbohrungen30 herauszufallen. Die axiale Lage der im Durchmesser zu dem Durchmesser der Rastkugeln32 passenden Querbohrungen30 mit Bezug auf die vordere Endfläche des Stempeltreibers12 und die axiale Lage der Ringrille34 mit Bezug auf die hintere Fläche des Bundes26 sind so gewählt, daß in dem in der Zeichnung gezeigten montierten Zustand der Bund26 an der vorderen Endfläche des Stempeltreibers12 anliegt und gleichzeitig die Rastkugeln32 möglichst weitgehend in die Ringrille34 eingreifen. In dieser Stellung nimmt der Federring36 eine mit Bezug auf den Stanzstempel22 im wesentlichen konzentrische Lage zwischen den Rastkugeln32 und der Bohrungswand der Führungsbüchse10 ein. Dabei sollte der radiale Abstand zwischen dem Federring36 und der Bohrungswand möglichst klein sein, um beim Übergang vom Stanzhub zum Rückhub eine radiale Ausweichbewegung der Rastkugeln32 und eine entsprechende axiale Bewegung des Stanzstempels22 mit Bezug auf den Stempeltreiber12 zu minimieren. Der Federring36 sitzt in einer in der Breite zu seiner Breite passenden Ringnut38 im Stempeltreiber12, deren mittlere Ebene mit der Querebene übereinstimmt, in der die Mittellängsachsen der Querbohrungen30 liegen.
• Solange sich das vordere Ende des Stempeltreibers12 in der Führungsbüchse10 befindet, wird der Stanzstempel22 durch die Rastkugeln32 unlösbar in der Bohrung18 gehalten. Die Kugeln32 können nämlich nicht radial aus der Ringrille34 heraustreten, weil sie dazu den Federring36 aufweiten müßten. Dieser läßt sich jedoch nur minimal bis zur Anlage an der Bohrungswand der Führungsbüchse10 aufweiten. Im montierten Zustand stellt die gezeigte und beschriebene Befestigungsanordnung somit eine absolut zuverlässige, formschlüssige Verriegelung dar, die einseitig entlastet ist, so daß auch große Stanzkräfte übertragen werden können.
• Andererseits erlaubt die beschriebene Befestigungsanordnung ein sehr schnelles und einfaches Auswechseln des Stanzstempels12. Sobald nämlich das vordere Ende des Stempeltreibers12 aus der Führungsbüchse10 herausgezogen bzw. diese abgezogen worden ist, kann der die Rastkugeln32 in ihrer inneren Endstellung haltende Federring36 ohne weiteres radial nach außen ausweichen, wenn durch axialen Zug von Hand der Stanzstempel22 aus der Bohrung18 gezogen wird und dabei die Rastkugeln32 radial aus der Ringrille34 gedrängt werden. Dabei hält der Federring36 die Kugeln32 in ihren Querbohrungen30 und drängt sie nach der Entnahme des Stanzstempels22 in ihre radial innere Endstellung in der verjüngten inneren Mündungsöffnung der Querbohrungen30. Auch beim erneuten Einsetzen eines Stanzstempels22 in die Bohrung18 außerhalb der Führungsbüchse10 können die Rastkugeln32 unter Aufweitung des Federrings36 zunächst radial nach außen ausweichen, bevor sie unmittelbar vor Erreichen der gezeigten Endstellung in die Ringrille34 einrasten, wobei sich der Außendurchmesser des Federrings36 soweit verkleinert, daß er wieder in die Bohrung der Führungsbüchse10 paßt.
• Es versteht sich, daß, abweichend von der vorstehenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels, mehr oder weniger als drei Rastkugeln32 vorhanden sein können. Insbesondere bei kleinen Durchmessern des Stempeltreibers12 könnte auch daran gedacht werden, die Stanzkraft nicht über einen Bund26, sondern über die hintere Endfläche des Stanzstempels22 zu übertragen. Es müßte in diesem Fall derjenige Teil der vorderen Stirnfläche des Stempeltreibers12, der durch den Boden der Bohrung18 gebildet wird, so gestaltet sein, daß sich eine ausreichend große Anlagefläche für das hintere Ende des Stanzstempels22 ergibt.
• Es versteht sich weiterhin, daß statt eines einzigen Querstifts14 zur Ausrichtung des Stanzstempels22 und des Stempeltreibers12 mit Bezug auf die Führungsbüchse10 zwei getrennte Querstifte verwendet werden können, um einerseits den Stanzstempel22 mit Bezug auf den Stempeltreiber12 und andererseits diesen mit Bezug auf die Führungsbüchse10 auszurichten.
• Alle vorstehend genannten Ausführungsvarianten haben den Vorteil, daß man die geschilderten Vorteile mit einem sehr kleinen Stanzstempel als einzigem, leicht auswechselbaren Verschleißteil erreichen kann.

Claims (8)

1. Stanzwerkzeug mit einem in einer Führungsbüchse (10) axial verschieblich, aber drehfest geführten Stempeltreiber (12) mit einer Bohrung (18) im vorderen Ende, in der ein Stanzstempel (22) an seinem mit einer Ringrille (34) versehenen Schaft (20) durch lösbar in die Ringrille (34) eingreifende Halteglieder (32) in Form von Rastkugeln (32) axial festlegbar ist, wobei der Stanzstempel (22) beim Stanzhub an einer Stirnfläche des Stempeltreibers (12) anliegt und durch eine oder mehrere jeweils in einer Querbohrung (30) im vorderen Ende des Stempeltreibers (12) sitzende Rastkugeln (32) axial festlegbar ist,dadurch gekennzeichnet, dass die Rastkugeln (32) durch einen Federring (36) in Eingriff mit der Ringrille (34) gehalten sind, wobei der Außendurchmesser des Federrings (36) in der Eingriffsstellung minimal kleiner ist als der Innendurchmesser der Führungsbüchse (10) und zum Lösen des Stanzstempels (22) vom Stempeltreiber (12) bei aus der Führungsbüchse (10) herausgezogenem Stempeltreiber (12) auf einen Durchmesser aufweitbar ist, der größer ist als der Innendurchmesser der Führungsbüchse (10), so dass die Rastkugeln (32) beim Herausziehen des Stanzstempels (22) radial aus der Ringrille (34) des Stanzstempels (22) gedrängt werden.
2. Stanzwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (36) aus Stahl besteht.
3. Stanzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (36) in einer Ringnut (38) in der Umfangsfläche des Stempeltreibers (12) sitzt, die die Mittellängsachsen der Querbohrungen (30) kreuzt und nur wenig breiter ist als die Breite des Federrings (36).
4. Stanzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (20) des Stanzstempels (22) mit einem Flansch oder Bund (26) geformt ist, dessen Rückseite an der vorderen Endfläche des Stempeltreibers (12) anliegt.
5. Stanzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hintere Endfläche des Schafts (20) des Stanzstempels (22) am Boden der Bohrung (18) im vorderen Ende des Stempeltreibers (12) anliegt.
6. Stanzwerkzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Querebene, in der die Mittellängsachsen der Querbohrungen (30) liegen, und der vorderen Endfläche des Stempeltreibers (12) oder dem Boden der Bohrung (18) im Verhältnis zum Abstand zwischen der mittleren Querebene durch die Ringrille (34) und der Rückseite des Bundes (26) oder der hinteren Endfläche des Schafts (20) des Stanzstempels (22) so bemessen ist, daß der Stanzstempel (22) durch die federbelasteten Rastkugeln (32) axial gegen den Stempeltreiber (12) andrückbar ist.
7. Stanzwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (20) des Stanzstempels (22) hinter der Ringrille (34) mit einer am hinteren Ende des Schafts (20) offenen Längsnut (28) versehen ist, in die ein im Durchmesser zu ihrer Breite passender, im Stempeltreiber (12) sitzender Querstift (14) beim Einsetzen des Stanzstempels (22) in die Bohrung (18) im Stempeltreiber (12) einführbar ist.
8. Stanzwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Querstift (14) radial nach außen aus dem Stempeltreiber (12) heraus in eine in der Breite zu seinem äußeren Durchmesser passende Längsnut (16) in der Führungsbüchse (10) ragt.

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