Werkzeugwechseleinrichtung einer mehrstufigen Umformmaschine

Abstract

 Bei der vorgeschlagenen Werkzeugwechseleinrichtung sind die Stempelwerkzeuge (13) und die Matrizenwerkzeuge (1) jeweils in einem nach Art eines Wechselmagazins aus­gebildeten Stempelwerkzeugblock (14) bzw. Matrizenwerkzeugblock (5) gelargert. An den beiden Werkzeugblöcken befinden sich jeweils Spannflächen (29, 31),mit denen der Stempelwerk­zeugblock (14) an einer am Preßschlitten (22) ange­brachten Stempel-Verspanneinrichtung (30) und gleich­zeitig an der Front des Preßschlittens (22) festspann­bar ist, während der Matrizenwerkzeugblock (5) an einer am Maschinenkörper (25) angebrachten Spannplatte (7) festgespannt werden kann. Zur vertikalen und horizon­talen Zentrierung dienen hydraulisch betätigbare Zen­trierelemente (11a, b), die im Bereich der Spannflächen (29 bzw. 31) angreifen. Das Aufspannen erfolgt über hydraulisch betätigbare Spannelemente (6a, b). Sämt­liche Spann- und Zentrierelemente zum Aufspannen der Werkzeugblöcke (14 und5) sowie sämtliche Koppelungs-­Spannelemente (35), die zur kraftschlüssigen Verbindung der Stempelwerkzeuge (13) mit dem Preßschlitten (22) dienen, lassen sich von einem zentralen Kommandopult aus ansteuern.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugwech­seleinruchtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

[0002] Derartige Einrichtungen sollen vor allem ein mög­lichst rasches Auswechseln der Stempel- und Matrizen­werkzeuge im Werkzeugraum einer Umformmaschine ermögli­chen, damit die entsprechenden Umrüstzeiten, die einen Maschinenstillstand erfordern, so kurz wie möglich ge­halten werden können.

[0003] Bei bekannten Einrichtungen dieser Art sind die Werkzeuge in Werkzeugwechselhalterungen befestigt und müssen zum Teil einzeln ausgetauscht und innerhalb des Werkzeugraums der Umformmaschine verspannt werden. Die­se zum Teil kraftaufwendigen Arbeiten müssen innerhalb des häufig engen Werkzeugraums und in unbequemer Kör­perstellung ausgeführt werden, wodurch ein zuverlässi­ges gleichförmiges Verspannen sämtlicher Werkzeugpakete oft nur schwer durchführbar ist. In jedem Fall bedingt ein in bekannter Weise stattfindender Werkzeugaustausch relativ lange Umrüstzeiten, in denen die Maschine still­stehen muß. Eine teilweise Automatisierung bei bekannten Werkzeugwechseleinrichtungen besteht darin, daß das Lösen und Anziehen der Spannschrauben von einer Vorrichtung übernommen wird. Da aber die Betätigung aller Befesti­gungselemente mittels dieser Vorrichtung auch eine rela­tiv lange Zeit in Anspruch nimmt, wird mit dieser be­kannten Teilautomatisierung nur eine unerhebliche Zeit­ersparnis erzielt.

[0004] Aus der DE-OS 19 66 879 und der US-PS 3 559 446 ist es bekannt, auf einer Haltevorrichtung, die in einer bestimmten Lage einen Amboß trägt, Werkzeuge auf diesem Amboß und einerAufspannplatte für eine Verwendung in einer Umformmaschine voreinzustellen. Zwar wird bei dieser bekannten Einrichtung eine gewisse Zeitersparnis gegenüber Werkzeugwechselsystemen erzielt, deren Werk­zeuge jeweils einzeln in den Werkzeugraum eingebaut werden müssen, jedoch erfordert die aus den genannten Dokumenten bekannte Einrichtung ein aufwendiges Justie­ren und Verspannen der bekannten Werkzeugwechselhalte­rungen beim Einbau in die Umformmaschine, so daß durch die bekannte Voreinstellung der Werkzeuge auf dem Amboß und der Aufspannplatte mittels der besagten Haltevor­richtung insgesamt nur eine geringe Standzeitverkürzung erreicht werden kann.

[0005] Ein weiterer Nachteil besteht bei bekannten Werk­zeugwechseleinrichtungen und insbesondere auch bei der in den obengenannten Dokumenten beschriebenen darin, daß die Stempel- und Matrizenwerkzeuge, unverspannt in den Werkzeughalterungen geführt sind. Dadurch kommt es während des laufenden Betriebs relativ häufig zu erhöh­tem Verschleiss dieser Werkzeugführungen und einem Setzen der Werkzeugteile, was ein zunehmendes Spiel zwischen Werkzeughalter und Maschinenkörper zur Folge hat, das während des Betriebs nicht mehr ausgeglichen werden kann. Ein daraus sich ergebendes Lösen der Verspannung des entsprechenden Werkzeughalters mit dem Preßschlitten oder dem Maschinenkörper kann oft erst dann erkannt werden, wenn bereits eine Beschädigung oder gar Zer­störung der zusammenwirkenden Werkzeuge aufgetreten ist.

[0006] Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Werkzeugwechseleinrichtung zu schaffen, bei der die Werkzeuge für einen raschen automatischen bzw. halb­automatischen Wechsel in einer Weise, die einen ver­schleißarmen Betrieb erwarten läßt, außerhalb des Werk­zeugraumes der Umformmaschine vorbereitet werden können und die in kürzester Zeit unter Einsatz einer zentra­len Steuerung sowohl den Austausch der Stempel als auch der Matrizenwerkzeuge problemlos und bei zuverlässiger Werkzeugjustierung gestattet.

[0007] Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist ins­besondere in den kennzeichnenden Merkmalen des Patent­anspruchs 1 definiert. Weitere Einzelheiten ergeben sich aus den entsprechend rückbezogenen Unteransprüchen.

[0008] Bedingt durch die erfindungsgemäße Anordnung der Stempel- und Matrizenwerkzeuge nach Art von Wechselma­gazinen in Werkzeugblöcken, können diese außerhalb der Maschine einsatzbereit gemacht werden, so daß die für den Werkzeugwechsel benötigte Stillstandzeit der Maschi­ne allein die Dauer des Werkzeugblockaustausches in An­spruch nimmt.

[0009] Bei der erfindungsgemäßen Art des Aufspannens der matrizen- und stempelseitigen Werkzeugblöcke befinden sich die Spannelemente in den entsprechenden preßschlitten-­oder maschinenkörperseitigen Aufspannteilen und ragen aus diesen lediglich mit Kolbenkopfabschnitten der druck­mittelbetätigten Kolben-Zylinder-Einheiten heraus; diese Kopfabschnitte sind in im jeweils auszuwechselnden Werkzeug­block senkrecht zur Reihe der jeweiligen Werkzeuge ausge­sparte T-Nuten einführbar, und die Werkzeugblöcke können dann bei einer entsprechenden Druckmittelbeaufschlagung der Spannelemente gegen die maschinenkörper- bzw. preß­schlittenseitigen Andruckflächen gespannt werden. Die Verlagerung der Kolbenkopfabschnitte zwischen einer Werkzeugblock-Löseposition, in der der Block vertikal zur Hubrichtung des Preßschlittens aus dem Werkzeugraum herausgenommen werden kann, und einer den jeweiligen Werkzeugblock einsatzbereit festspannenden Stellung er­folgt von einem zentralen Kommandopult aus über entspre­chende Druckmittelsteuereinrichtungen, vorzugsweise eine Hydrauliksteuerung. Die Kolben-Zylinder-Einheiten können zur Erzielung hoher Anpreßdrücke als Tandemzylinder ausgeführt sein, um kleinere Kolbendurchmesser zu erhalten.

[0010] Außer den Spannelementen verbleiben beim Werkzeug­blockaustausch in den maschinenkörper- bzw. preßschlit­tenseitigen Aufspannteilen ebenfalls druckmittelbetätig­bare Zentrierelemente, welche mit passenden Kolbenab­schnitten in an der Spannfläche des jeweiligen Werkzeug­blocks vorgesehene Zentrieraussparungen eingreifen können. Diese Zentrierelemente sind vom zentralen Kommandopult aus betätigbar. Über eine entsprechende Druckmittel-Steuereinrichtung, vorzugsweise ebenfalls eine Hydrauliksteuerung, läßt sich das Festspannen der Werkzeugblöcke durch die Spannelemente mit dem Einfahren der Kolbenabschnitte der Zentrierelemente in die passenden Zentrieraussparungen so steuern, daß ein lagerichtiges Positionieren des gesamten jeweiligen Werkzeugblocks auto­matisch während des Festspannens des Werkzeugblocks aus­geführt wird. Die hierbei erzielte Zentrier- und Justier­genauigkeit ist derart hoch, daß ein gesonder­tes Ausrichten von stempel- und matrizenseitigen Werkzeu­gen zueinander in horizontaler und vertikaler Richtung entfallen kann.

[0011] Bei der erfindungsgemäßen Werkzeugwechseleinrichtung ist zwischen dem Stempelwerkzeugblock und dem Preßschlit­ten eine Stempel-Verspanneinrichtung mit jeweils auf die Stempel-Längsmittelachsen ausgerichteten Koppelungs-Spannelementen vorgesehen, die eine kraftschlüssige spielfreie Verbindung zwischen den Stempelwerkzeugen einerseits und dem Preßschlitten an­dererseits erzeugen. Diese Kopplungs-Spannelemente er­fassen über eine im Bereich der Stempelwerkzeugblock-­Trennebene angeordnete lösbare Bajonettverbindung die jeweiligen Stempelwerkzeuge an ihren hinteren Endab­schnitten und pressen diese über ein Druckstück zwi­schen dem Preßschlitten und dem Stempelende druckmit­telgesteuert an die Preßschlittenfront. Bedingt durch die entsprechend dem aufgebrachten Druck erzeugte An­preßkraft an der Preßschlittenfront wird jegliches Spiel an den Stempelwerkzeugensowie zwischen diesen und dem Preßschlitten ausgeschlossen. Der während des Be­triebs aufrechterhaltene und gegebenenfalls überwachte Anpreßdruck der Stempelwerkzeuge gegen die Preßschlit­tenfront sorgt in jeder Stellung der betreffenden Ma­schinenteile für Auflagebedingungen, welche bei herkömmli­chen Werkzeug-Spannvorrichtungen nicht erreicht werden können. Ein bei herkömmlichen Einrichtungen auftretendes Deformieren oder Setzen der belasteten Werkzeugteile, das sich auf die Spannkraft der Verbindungselemente aus­wirkt, wird bei der erfindungsgemäßen Einrichtung durch konstante Druckmittelbeaufschlagung der be­treffenden Stempelwerkzeuge ausgeglichen, bzw.es können derartige Verschleißerscheinungen erst gar nicht auf­treten. Damit ist einsehbar, daß die Stempel-Verspann­einrichtung der erfindungsgemäßen Werkzeugwechselein­richtung eine hohen Beitrag zur Verschleißreduktion der gesamten Werkzeuge leistet. Über einen in den Druck­ mittelkreislauf der Stempel-Verspanneinrichtung einge­bauten Druckwächter läßt sich der Anpreßdruck der Ver­spanneinrichtung während des laufenden Betriebs über­wachen bzw. von einer entsprechenden Sicherheitsein­richtung kontrollieren, welche bei Unterschreiten eines vorgegebenen Mindestdrucks die Maschine stillsetzt und die Art der Störung anzeigt.

[0012] Weitere Einzelheiten und Funktionszusammenhänge ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeug­wechseleinrichtung anhand von Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht eines Matrizenwerkzeugblocks nach den Merkmalen der Erfin­dung, befestigt an einem Maschinenkörper,

Fig. 2 eine perspektivische Teilansicht eines Stempelwerkzeugblocks, der frontseitig an einem Preß­schlitten angebracht ist,

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung einer Zentriereinrichtung,

Fig. 4 eine schematische Schnittansicht einer Stempel-Verspanneinrichtung,

Fig. 5a eine schematische Schnittdarstellung durch einen Matrizenwerkzeugblock der über eine Spannplatte am Maschinenkörper befestigt ist, bei einer Schnittführung durch die Längsmittelachse eines Matrizenwerkzeugs zur Verdeutlichung des quali­tativen Druckspannungsverlaufs unter Preßkraft,

Fig. 5b eine schematische Darstellung entsprechend der in Fig. 5a zur Veranschaulichung des qualitativen Druckspannungsverlaufs unter Preßkraft bei herkömmli­chen, unter Verwendung eines Amboß aufgebauten Matrizen­werkzeugen, und

Fig. 5aʹ und 5bʹ zeigen den entsprechenden Druckspan­nungsverlauf.

[0013] Der in Fig. 1 gezeigte Matrizenwerkzeugblock 5 besitzt eine Zentrierplatte 2, welche in Aufnahmeboh­rungen 33 Matrizenwerkzeuge 1 umfangsseitig abgestützt aufnimmt, so daß eine nebeneinanderliegende Reihe ein­zelner Matrizenwerkzeuge für aufeinanderfolgende Umform­stufen gebildet wird. An dem gemäß Fig. 1 linken End­abschnitt der Zentrierplatte 2 ist ein Stangenmesser 8 sichtbar, das zum Abtrennen von in denWerkzeugen zu bearbei­tenden Rohlingen dient. Auf die Matrizenwerkzeuge 1 sind von der Vorderseite des Werkzeugblocks 5 her je­weils einzelne Spannbrillen 3 aufgesetzt, welche mit jeweils vier an ihren Eckbereichen ausgebildeten Gewin­debohrungen versehen sind. An der den Spannbrillen 3 abgewandt liegenden Fläche der Zentrierplatte 2 ist eine Adapterplatte 4 angesetzt, welche die Matrizenwerkzeuge 1 an ihrem hinteren Ende abstützt. In der Schnittdarstel­lung gemäß Fig. 5a ist ersichtlich, daß die Adapter­platte 4 eine im Vergleich zu der Darstellung in Fig.5b relativ großflächige Abstützung für die Matrizenwerkzeuge 1 ausbildet. Von der Adapterplattenrückseite her sind für jede Spannbrille 3 vier Spannschrauben 9 eingesetzt, welche den gesamten Matrizenwerkzeugblock zu einer ein­baubereiten Werkzeugeinheit zusammenspannen, die eine insgesamt geringe Bautiefe besitzt.

[0014] Wie ferner aus Fig. 5a ersichtlich, gestattet die Plazierung der Spannschrauben 9 in den Eckbereichen der Spannbrillen 3 den Einsatz eines Schrumpfringes 10, der wesentlich kürzer und ohne schwächende Gewindebohrungen ausgebildet sein kann, als dies bei den herkömmlichen Matrizenpaketen nach Fig.5b der Fall war. Die bei dem Matrizenwerkzeugblock 5 gemäß Fig. 5a mögliche Vergröße­rung der hinter den Matrizenwerkzeugen 1 liegenden Werk­zeugteile führen zu einem insgesamt günstigen Druck­spannungsverlauf innerhalb der Matrizenabstützung, da für die Aufnahme der Preßkräfte jeweils größere Aufnahme­flächen zur Verfügung stehen als bei herkömmlichen Ma­trizenpaketen. Der bei jedem Beispiel zu erwartende Preß­kraftverlauf ist in den Fig. 5a und 5b durch strich­punktierte Linien eingezeichnet und als 0̸a bzw. 0̸b an­gegeben. Diese Durchmesserbenennung bezieht sich auf das jeweilige direkt in Kontakt mit dem betreffenden Ma­trizenpaket befindliche Druckaufnahmeteil. Aus den zu den beiden Figuren angeführten Diagrammen der Druck­spannungsverläufe unter Preßkraft lassen sich entspre­chende Rückschlüsse auf den jeweils zu erwartenden Werk­zeugverschleiß bzw. auf die Materialbeanspruchung ziehen.

[0015] Der in Fig. 1 schematisch angedeutete Maschinen­körper 25 trägt frontseitig eine Spannplatte 7, auf wel­cher der Matrizenwerkzeugblock 5 mit seiner Adapter­platte 4 an einer bezüglich der Matrizen-Längsmittel­achsen querverlaufenden Aufspannfläche 31 festspannbar ist. Die gesamte montierte Einheit bildet die Werkzeug­wechselhalterung 28. Zum Festspannen des Werkzeugblocks 5 auf der Spannplatte 7 sind beim dargestellten Beispiel in der Adapterplatte 4 fünf senkrecht zur Reihe der Matrizenwerkzeuge 1 verlaufende T-Nuten 26b ausgespart. In diese Nuten 26b greifen entsprechend geformte Kolben­kopfabschnitte 32b ein, welche die Kolbenenden von hydraulisch betätigten Kolben-Zylinder-Einheiten (Spann­elemente 6b) bilden. Gemäß Fig. 1 sind für jede Nut 26b zwei Spannelemente 6b in der Spannplatte 7 vorgesehen. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß bei gelösten Spannelementen 6b der Werkzeugblock 5 rechtwinklig zur Achse der Reihe der Matrizenwerkzeuge 1 von der Spannplatte 7 abgenommen werden kann. Eine nicht dargestellte Transporteinrichtung kann zum entsprechen­den Abtransport eines auf diese Weise abgenommenen Ma­trizenwerkzeugblocks vorgesehen sein. Die Spannelemente 6b sind an eine zentrale Hydraulikanordnung angeschlossen, und deren Kolbenverlagerung ist von einem zentralen Kommandopult aus steuerbar.

[0016] Neben dem Vorteil des raschen Lösens des Matrizen­werkzeugblocks 5 von der Spannplatte 7 durch eine ent­sprechende Betätigung der Spannelemente 6b, bietet deren Verwendung noch den weiteren Vorteil, daß ein nie gänzlich zu eliminierender Verschleiß und ein dadurch entstehendes Spiel zwischen dem Matrizenwerkzeughalter 5 und der Auf­spannfläche der Spannplatte 7 durch die im Betrieb unter Druck stehenden Spannelemente praktisch im Entstehen be­reits ausgeglichen werden. Daher kann man sagen, daß ein gleichbleibend hoch gehaltener Anpreßdruck der Spannelemen­te 6b dafür sorgt, daß bei den aufeinandertreffenden Maschinenteilen stets Auflagebedingungen geschaffen wer­den, welche mit denen im Neuzustand der Maschine ver­gleichbar sind. Auch ist es möglich, in den die Spann­elemente 6b versorgenden Hydraulikkreis Druckwächter einzubauen, um auf diese Weise den Anpreßdruck zu kon­trollieren bzw. über eine Sicherheitsanordnung über­wachen zu können und bei einer Störung deren Ursache zur Anzeige zu bringen.

[0017] Die Stempelwerkzeuge 13 sind gemäß Fig. 2 in einem Stempelwerkzeugblock 14 gelagert und in Büchsen 15 geführt. In ganz entsprechender Weise wie bei dem Matrizenwerkzeugblock sind an einer Spannfläche 29 dieses Werkzeugblocks 14 senkrecht zur Reihe der Stem­pelwerkzeuge 13 verlaufende T-Nuten 26a ausgespart, in welche entsprechend geformte Kolbenkopfabschnitte 32a von Spannelementen 6a eingreifen, die mit ihren druckmittelbetätigbaren Kolben-Zylinder-Einheiten in einer Aufspannplatte 24 einer Stempel-Verspanneinrich­tung 30 untergebracht sind. Der Stempelwerkzeugblock 14 bildet zusammen mit der Stempel-Verspanneinrichtung 30 die stempelseitige Werkzeugwechselhalterung 27, die sich frontseitig an dem Preßschlitten 22 befindet. Die Spannelemente 6a sind entsprechend aufgebaut, wie die obenbeschriebenen Spannelemente 6b, einschließlich ihrer Druckmittelbetätigungseinrichtung.

[0018] In Fig. 2 ist ein hydraulisch betätigbares Zen­trierelement 11a sichtbar, das beim Matrizenwerkzeug­block 5 gemäß Fig. 1 in entsprechender Weise zwischen der Spannplatte 7 und der Adapterplatte 4 vorgesehen ist. Ein derartiges Zentrierelement ist in Fig. 3 im einzelnen dargestellt und dient zur Zentrierung der jeweiligen Werkzeugblöcke 5 bzw. 14 an ihren Aufspann­flächen in vertikaler und horizontaler Richtung wäh­rend des Aufspannvorgangs. Das in Fig. 3 sichtbare Zen­trierelement 11b ist in der Spannplatte 7 untergebracht und besitzt einen hydraulisch betätigbaren Kolben, dessen Kolbenabschnitt 34b konisch geformt ist, um in konische Flächen von Zentrieraussparungen 12b in der Adapterplatte 4 eingreifen zu können. Diese hydrau­lisch betätigbaren Zentrierelemente 11a und 11b werden abgestimmt auf die Spannwirkung der hydraulischen Spann­ elemente 6a und 6b, vom zentralen Kommandopult aus be­tätigt, so daß im wesentlichen gleichzeitig mit dem Auf­spannen eine exakte Positionierung erfolgt. Nach einem Lösen der hydraulischen Spannelemente 6a und 6b können die Zentrierelemente 11a und 11b gewünschtenfalls noch solange in Eingriff mit ihren Zentrieraussparungen 12a und 12b gehalten werden, bis die Vertikalverlagerung des jeweiligen Werkzeugblocks, beispielsweise bei einem Aus­tausch, erfolgen soll, um so eine vorzeitige Verlagerung des bereits gelösten Werkzeugblocks sicher unterbinden zu können. Für jeden Werkzeugblock sind mindestens zwei Zentrierelemente erforderlich.

[0019] Die Stempel-Verspanneinrichtung 30 weist gemäß Fig. 2 eine Reihe mit den jeweiligen Stempel-Längs­mittelachsen fluchtende Koppelungs-Spannelemente 35 auf, welche eine kraftschlüssige spielfreie Verbindung zwi­schen den Stempelwerkzeugen 13 einerseits und dem Preß­schlitten 22 andererseits erzeugen können. Die Koppe­lungs-Spannelemente 35 sind gemäß Fig. 4 an der der Spannfläche zugewandten Seite der Aufspannplatte 24 mit je einer Bajonettverbindung 17 versehen, welche spann­elementseitig eine Anschlußmuffe 36 aufweist, die mit einem an dem jeweils hinteren Endabschnitt eines Stempel­werkzeug 13 vorgesehenen Muffengegenstück 37 zu­sammenschließbar ist. Ferner besitzt jedes der Spann­elemente 35 einen Hohlkolben 16, der innerhalb der Auf­spannplatte 24 druckmittelgesteuert relativverschieb­bar geführt ist und in seinem Innenbereich ein relativverlagerbares Druckstück 19 aufnimmt, das einerseits an dem hinteren Ende des Stempelwerkzeugs 13 und andererseits an einer Abstützfläche 39 eines im Preßschlitten 22 vertikal verschiebbar geführten Verstellkeils 18 anliegt. Wenn gemäß der Darstellung in Fig. 4 der Hohlkolben 16 über den Druckmittelkreis 38 (Hydraulikkanäle) in Richtung des einge­zeichneten Doppelpfeils nach rechts verlagert wird, erfolgt bei geschlossener Bajonettverbindung 17 eine gleichzeitige Verlagerung des betreffenden Stempel­werkzeugs in diese Richtung, wodurch das Werkzeug 13 entsprechend dem Hydraulikdruck, der auf den Hohl­kolben 16 wirkt, gegen den Verstellkeil 18 und damitgegen die Front des Preßschlittens 22 angedrückt wird. Bei einer Aufrechterhaltung des Hydraulikdrucks auf den Hohlkolben 16 wird praktisch jedes Spiel zwischen dem Stempelwerkzeug und der Preßschlittenfront eliminiert.

[0020] Der in Fig. 4 sichtbare Verstellkeil 18 dient zur axialen Einstellung der Stempelwerkzeuge. Zu diesem Zweck muß der Hohlkolben 16 druckfrei gemacht werden, damit eine Verlagerung des Druckstücks 19 in seinem Inneren je nach der Vertikalverstellung des Keils 18 erfolgen kann. Zur Fernbetätigung der Keilverstellung ist in Fig. 4 ein Motorantrieb 23 schematisch darge­stellt, der über eine Gewindespindel eine gewünschte Vertikalverschiebung des Verstellkeils 18 ausführen kann. Auch die Ansteuerung dieses Antriebs 23 läßt sich vom zentralen Kommandopult aus betätigen. Nach erfolgter Axialeinstellung des Stempelwerkzeugs 13 kann der Hohlkolben wieder in der beschriebenen Weise unter Druck gesetzt werden, um die Axialverspannung zu erreichen. Auch in den Druckmittelkreis 38 des Hohl­kolbens 16 kann ein Druckwächter eingebaut sein, um den Spanndruck des Hohlkolbens überwachen zu können.

[0021] Für ein Austauschen des Stempelwerkzeugblocks 14 ist es neben dem bereits beschriebenen Lösen der Spann­elemente 6a notwendig, auch die Bajonettverbindung 17 zwischen dem jeweiligen Stempelwerkzeug 13 und der Stempel-Vespanneinrichtung 30 zu öffnen. Dazu dient ein in Fig. 4 lediglich schematisch angedeuteter Dreh­antrieb 21, der, ebenfalls zentral gesteuert, alle Stempelwerkzeuge 13 so weit verdrehen kann, bis die Muffenteile 36, 37 auseinandergezogen werden können. Bei einem solchen Auseinanderziehen der Bajonettverbin­dungen 17 werden die Stempelwerkzeuge 13 gemäß Fig.4 nach links bewegt, bis ihre hinteren Enden aus dem Be­reich des Hohlkolbens 16 herausgetreten sind und der Stempelwerkzeugblock 14 über die T-Nuten 26a geführt, in vertikaler Richtung aus dem Werkzeugraum herausge­hoben werden kann. Diese Verlagerung des Stempelwerk­zeugblocks 14 kann von Hand oder mittels einer geeigne­ten, nicht abgebildeten Hub- und Transporteinrichtung, gegebenenfalls auch ferngesteuert, ausgeführt werden.

[0022] Neben den bereits beschriebenen Vorteilen der matrizen- und stempelseitigen Werkzeugblockausführung wird mit der erfindungsgemäßen grundsätzlichen Umge­staltung und Automatisierung des Werkzeugraumes von Umformmaschinen ein Werkzeugblock-Schnellwechselsystem geschaffen, das die Produktionsmöglichkeiten derartiger Umformmaschinen entscheidend erweitert. Bedingt durch das schnelle Umrüsten können nun auch Kleinserien günstig produziert werden, da die Werkzeugstandzeit durch den neuartigen Aufbau der Werkzeugblöcke und die verschleißarme Aufspannweise größer wird als die Serien­zahl, weshalb ein Auswechseln von verschlissenen Werk­zeugen, was notgedrungenermaßen einen Maschinenstill­stand zur Folge hätte, unnötig geworden ist. Gerade die bei herkömmlichen Umformmaschinen üblichen relativ lan­gen Umrüstzeiten haben die Produktion von Kleinserien kostenaufwendig gestaltet. Neben diesen produktionsbe­zogenen Vorteilen werden aber auch die Arbeitsbedin­gungen im Zusammenhang mit dem Werkzeugraum verbessert, da ein Werkzeugblockwechsel ohne großen Kraftaufwand vorgenommen werden kann. Auch bleibt infolge des ge­ringen Zeitaufwandes für einen Werkzeugblockwechsel genügend Freiraum, um z.B. andere Aggregate der Um­formmaschine überprüfen und gegebenenfalls austauschen zu können.

Ansprüche

1. Werkzeugwechseleinrichtung einer mehrstufigen, zur spanlosen Umformung von Metallteilen dienenden Um­formmaschine mit einem hin- und herbeweglich angetrie­benen Preßschlitten (22) und einem diesem in Hubrich­tung gegenüberliegenden ortsfesten Maschinenkörper (25) mit jeweils an der Preßschlitten- und der Maschinenkör­perfront vorgesehenen Werkzeugwechselhalterungen (27,28), die preßschlittenseitig einen austauschbaren Satz Stem­pelwerkzeuge (13) und maschinenkörperseitig einen entspre­chend passenden austauschbaren Satz Matritzenwerkzeuge (1) tragen, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stempelwerkzeuge (13) in einem nach Art eines Wechselmagazins ausgebildeten Stempelwerkzeug-Kassetten­block (14) einsatzbereit zusammengesetzt gelagert sind, der mit einer quer zu den Stempel-Längsmittelachsen lie­genden Spannfläche (29) an der Gegenfläche einer am Preß­schlitten (22) angebrachten Stempel-Verspanneinrichtung (30) und gleichzeitig an der Preßschlittenfront durch zu den jeweiligen Stempel-Längsachsen fluchtende Kopp­lungs-Spannelemente (35) spielfrei und in Hubrichtung kraftschlüssig festspannbar ist und daß
die Matritzenwerkzeuge (1) in einem ebenfalls nach Art eines Wechselmagazins ausgebildeten Matritzenwerkzeug-­Kassettenblock (5), matrizenhinterseitig an einer Adapter­ platte (4) abgestützt durch in Hubrichtung wirkende Spannelemente (9) einsatzbereit fest eingespannt sind, und diese Adapterplatte über eine bezüglich der Ma­trizen-Längsmittelachsen querverlaufende Aufspannfläche (31) an einer am Maschinenkörper (25) befestigten Spann­platte (7), durch in dieser Spannplatte vorgesehene Spannelemente (6b) ,festspannbar ist.

2. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppe­lungs-Spannelemente (35) an der der Spannfläche (29) zugewandten Seite einer Aufspannplatte (24) der Stem­pel-Verspanneinrichtung (30) je eine Anschlußmuffe (36) aufweisen, die mit entsprechenden, an den hinteren End­abschnitten der Stempelwerkzeuge (13) vorgesehenen Muf­fengegenstücken (37) zu einer Bajonettverbindung (17) zusammenschließbar sind, daß jede Anschlußmuffe (36) mit einem druckmittelgesteuert in der Aufspannplatte (24) relativverschiebbar geführten Hohlkolben (16) verbunden ist, der ein in den Abstand zwischen einem jeden hin­teren Stempelende und einer Abstützfläche (39) eines im Preßschlitten (22) vertikal verschiebbar geführten Verstellkeils (18) eingesetztes Druckstück (19) relativ­beweglich umschließt und bei entsprechender Druck­mittelbeaufschlagung das betreffende Stempelwerkzeug (13) über das zugeordnete Druckstück(19) sowie die gleich­zeitig verspannte Bajonettverbindung (17) gegen die Ab­stützfläche (39) des Verstellkeils (18) preßt.

3. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Auf­spannplatte (24) ein Drehantrieb (21) für ein gemein­sames Verdrehen sämtlicher Stempelwerkzeuge (13) zum Öffnen bzw. Schließen der die Bajonettverbindung (17) bildenden Muffenteile (36, 37) vorgesehen ist.

4. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Vertikalverlagerung eines jeden Verstellkeils (18) ein fernbetätigbarer Antrieb (23) vorgesehen ist.

5. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der An­sprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in den die Verlagerung des Hohlkolbens (16) steuernden Druckmittelkreis (38) ein Druckwächter eingebaut ist, der mit einer bei zu geringem über den Hohlkolben ausgeübten Spanndruck auslösenden Alarm­signaleinrichtung verbunden ist.

6. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der An­sprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, daß im Stempelwerkzeug-Kassettenblock (14) an der Spannflächenseite mehrere senkrecht zur Reihe der Stem­pelwerkzeuge (13) verlaufende T-Nuten (26a) ausgespart sind, in welche entsprechend geformte Kolbenkopfab­schnitte (32a) von in einer Aufspannplatte (24) der Stempel-Verspanneinrichtung (30) den T-Nuten (26a) gegenüberliegend angeordneten, jeweils aus druckmittel­betätigbaren Kolben-Zylinder-Einheiten bestehenden Spannelementen (6a) einsetzbar sind, daß in der Spann­fläche (29) ferner mindestens zwei Zentrieraussparun­gen (12a) vorgesehen sind, in welche entsprechend passen­de Kolbenabschnitte (34a) von in der Aufspannplatte (24) angeordneten, ebenfalls druckmittelbetätigbaren Zen­trierelementen (11a) einführbar sind.

7. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Matrizen­werkzeug-Kassettenblock (5) an der Seite der Aufspann­ fläche der Adapterplatte (4) mehrere senkrecht zur Reihe der Matrizenwerkzeuge (1) verlaufende T-Nuten (26b) ausgespart sind, in welche entsprechend geform­te Kolbenkopfabschnitte (32b) der in der Spannplatte (7) den T-Nuten gegenüberliegend angeordneten, je­weils aus druckmittelbetätigbaren Kolben-Zylinder­Einheiten bestehenden Spannelementen (6b) einsetzbar sind, daß in der Aufspannfläche (31) ferner mindestens zwei Zentrieraussparungen (12b) vorgesehen sind, in welche entsprechend passende Kolbenabschnitte (34b) von in der besagten Spannplatte (7) angeordneten, ebenfalls druckmittelbetätigbaren Zentrierelementen (11b) einführbar sind.

8. Werkzeugwechseleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ma­trizenwerkzeug-Kassettenblock (5), bestehend aus der Adapterplatte (4), welche die Preßkräfte auf den Kör­per überträgt und nur kleine Bohrungen für die Auswer­fer aufweist, einer einstückigen, die einzelnen Ma­trizenwerkzeuge (1) und gegebenenfalls weitere Hilfs­werkzeuge, wie Stangenmesser (8), in Aufnahmebohrun­gen (33) umfangseitig führendenZentrierplatte (2)sowie aus stirnseitig auf diese und die jeweiligen Matrizenwerk­zeuge (1) einzeln aufgesetzte Spannbrillen (3), aus­gehend von der Adapterplatte (4) durch je vier die Spannelemente (9) bildende Schrauben pro Spannbrille (3) zu der einbaubereiten Werkzeugeinheit verspannt ist.

9. Werkzeugwechseleinrichtung nach einem der An­sprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einbringen und Herausverlagern der Werkzeug-­Kassettenblöcke (5,14) in den bzw. aus dem zwischen dem Preßschlitten (22) und dem Maschinenkörper (25) gebildeten Werkzeugraum der Umformmaschine eine Transportvorrichtung vorgesehen ist.

Zeichnung