用于冲孔装置的多功能工具的制作方法

相关申请的交叉引用

本专利申请要求德国专利申请de102015219416.7的优先权，该专利申请的内容以引用方式全文并入于此。

本发明涉及一种用于冲孔装置的多功能工具，具体地，涉及一种用于转台式冲床的多功能工具。本发明还涉及一种具有对应的多功能工具的冲孔装置。

背景技术：

从欧洲专利申请ep2596878a、美国专利申请us5,615,471、以及日本专利申请jp09-108942a和jp2010-017797a中已知这类多功能工具。从美国专利申请us2011/0116881a1中已知另一种工具。

德国专利申请de102005005214a1公开了另一种多功能工具、一种机床以及一种加工工件的方法，具体地，是一种加工金属板的方法。从德国专利申请de102014224094a1中也可知一种多功能工具。日本专利申请jp2008-23575a公开了一种冲孔装置。

技术实现要素：

本发明的一个目的是扩展冲孔装置的可能的用途，具体是具有电机驱动和诸如可旋转工位的冲孔装置的可能的用途。

根据本发明，通过具有权利要求1所述特征的多功能工具和具有权利要求7所述特征的冲孔装置实现本发明的上述目的。

根据本发明，已经发现可以依据加工任务，确定需不需要与上部工具相互作用的下部工具。在本发明中，所述多功能工具包括两种类型的上部工具，即，与下部工具相互作用的上部工具和不与下部工具相互作用的上部工具。尤其是当下部工具所需的安装空间比上部工具的安装空间大时，这有利于在上部工具部件中容纳更多的上部工具。

在各种情况下，通过弹簧的轴向预应力，可以使上部工具处于静止位置，以抵消了机械推杆的驱动。这避免了工件受到未被选择的上部工具的重量的影响，并且不会留下不必要的标记。

当然，尽管下部工具的数量较少，但是，可以确保所述多功能工具的每个上部工具与下部工具之一相互作用。然而，这需要下部工具部件相对于上部工具部件沿着更大的自由度运动。权利要求2所述的结构避免了对这种进一步的相对位移的要求。

已经发现，权利要求3所述的冲孔装置和权利要求4所述的冲压工具特别适合作为多功能工具的上部工具。冲压工具可以是雕刻针。不与下部工具相互作用的上部工具(尤其是冲压工具)可以是通过补偿弹簧弹来簧式安装的、具有加工部件的工具，尤其是通过补偿弹簧来弹簧式安装的、具有冲压部件的工具。可选地，不与下部工具相互作用的上部工具可以是用于提供识别标志或用于锪孔或标记的工具。

多功能工具可以具有与下部工具相互作用的多个上部工具和/或与下部工具不相互作用的多个上部工具。

至少一个上部工具或所有的上部工具都可以通过快换刀架固定在上部工具部件中。具体地，不与下部工具相互作用的上部工具可以用于实现快速更换的目的。这有利于诸如冲压工具和雕刻工具之间快速的转换。

权利要求5所述的不与下部工具相互作用的上部工具的突出部分可以启动上部工具，即，借助具有平面驱动壁的机械推杆，可以使上部工具的冲压部件突伸超出所述上部工具部件的其余部分。

权利要求6所述的上部工具的环绕设置使得通过机械推杆选择相应的上部工具变得更加容易。在此，在各种情况下，不与下部工具相互作用的上部工具和与下部工具相互作用的上部工具可以交替设置。

例如，所述多功能工具可以具有八个上部工具和四个下部工具。上部工具的数量范围可以为两个到二十个。下部工具的数量范围为，例如，一个到十六个。

权利要求7所述的冲孔装置的优点对应于上述参考多功能工具阐述的优点。

权利要求8所述的推杆的设置可以使机械推杆有利地将力集中引入到上部工具部件上。在任何情况下，通过与上部工具部件的固定弹簧的弹力相反的冲孔装置的机械推杆的力，启动上部工具部件的推杆，从而实现上部工具部件的壳体部分相对于下部工具部件的轴向位移。这可以实现上部工具部件的中心工具壳体部分相对于上部工具部件的机械安装的外部环形工具壳体部分的位移。

同样地，权利要求9所述的弹簧支撑有利于将力集中引入到多功能工具中。

权利要求10所述的外围推杆弹簧安装抵消了当推杆和/或工具被导入上部工具部件中时倾斜的趋势。

一种冲孔装置，尤其是用于转台式冲床的冲孔装置包括：

机械推杆，以及

多功能工具，其包括：

具有多个上部工具的上部工具部件，能够通过所述机械推杆沿着推杆轴线行进从头部侧启动所述上部工具，以实现工件加工目的；以及

下部工具部件，其中，工件能够设置在所述上部工具部件和所述下部工具部件之间，

所述机械推杆在垂直于推杆轴线的方向上具有非旋转对称的横截面外围轮廓，

所述机械推杆被配置成通过推杆枢转驱动器使所述机械推杆能够绕推杆轴线枢转，并且

所述多功能工具被配置成通过多功能工具枢转驱动器使所述多功能工具能够绕推杆轴线枢转。

如果所述推杆枢转驱动器可以被配置成能独立于所述多功能工具枢转驱动器被启动，那么，这是有利的。

可以将这种冲孔装置的特征与上述参照多功能工具说明的附加特征组合。基于多功能工具的工具的用途，尤其是基于被配置成绕单个工具轴线非旋转对称的多功能工具的工具的用途，这种冲孔装置能够提高可变性。

还发现，基于机械推杆和多功能工具的枢转能力，一方面可以通过机械推杆选择工具；另一方面，通过观察到的所选择的工具的纵向轴线，可以预先确定所选择的工具相对于工件的方向。在要被选择的工具具有相对于单独的工具的纵向轴线非旋转对称的横截面轮廓的情况下，通过预先确定的方向，机械推杆和多功能工具的这种枢转能力可以减少多功能工具中必须提供的工具的数量。

当与上部工具接触的机械推杆的启动部分具有类似地非旋转对称的横截面外围轮廓时，机械推杆的横截面外围轮廓没有旋转对称性。此处所述的旋转对称外围轮廓仅指在绕推杆轴线以任何所需方式旋转时彼此结合的轮廓。此处，具有n重对称性，诸如双重、三重或四重对称性的机械推杆的启动部分的横截面外围轮廓也可以是非旋转对称的外围轮廓。

附图说明

下面将参考附图更详细地说明本发明的示例性实施例，其中：

图1示意性示出了根据本发明的具有多功能工具的冲孔装置的侧视图；

图2示出了具有冲孔装置侧部件的多功能工具的透视图，即，所述部件为固定部件，其用于所述多功能工具的上部工具部件和下部工具部件、以及用于所述冲孔装置的机械推杆以选择要被启动的上部工具，其中，选择所述冲孔装置的机械推杆以用于启动冲孔工具形式的上部工具；

图3示出了具有如图2所示的冲孔装置侧部件的多功能工具的平面图；

图4示出了所述多功能工具的下部工具部件的平面图；

图5至图9分别示出了冲孔操作期间所述多功能工具和所述冲孔装置侧部件在轴向纵向截面上的具体位置，即，在使用作为上部工具的冲孔工具时的所述多功能工具和所述冲孔装置侧部件在轴向纵向截面上的具体位置；

图10示出了类似于图2所示的具有冲孔装置侧部件的多功能工具，其中，选择的冲孔装置的机械推杆用于启动作为上部工具的冲孔工具；以及

图11至图15类似于图5至图9，示出了在使用作为上部工具的冲孔工具时的具体位置，即，示出了冲压操作期间的具体位置。

具体实施方式

图1整体示出了冲孔装置1，其包括框架/构架2，在所述框架的上框架部分3上装配有启动推杆或机械推杆4。在启动推杆4的下方，多功能工具5的上部工具部件5a通常设置在上转台架6中的转台中。作为下部工具部件5b的模具位于框架2的下部7，并通过下转台架8固定。将被加工的工件9(此处为金属板)位于上部工具部件5a和下部工具部件5b之间。所述工件9可以是金属片面板。

图2示出了具有选定的冲孔装置侧部件的多功能工具的透视图，即，具有两个转台架6和8的切断部分以及机械推杆4的启动侧部分4a的透视图，所述启动侧部分4a指向多功能工具5的头部侧。通过图3的俯视图可以获得，启动部分4a具有锁孔形横截面，其中启动部分4a的所述锁孔形横截面的眼的中心z与多功能工具5的中心纵向轴线10重合。因此，机械推杆4在垂直于与纵向轴线10重合的推杆轴线的方向上具有非旋转对称的横截面外围轮廓。

启动部分4a的锁孔形横截面的底部区域从所述中心z径向向外延伸。驱动机械推杆4的启动部分4a使其围绕推杆轴线10枢转或旋转。通过推杆枢转或旋转驱动器11实现上述驱动，在图1中示意性地示出了所述驱动器。可选地或另外地，可以驱动上部工具部件5a(而不是启动部分4a)，使其围绕纵向轴线10枢转或旋转。

上部工具部件5a中固定有多个上部工具，可以通过冲孔装置1的机械推杆4从多功能工具5的头部侧启动所述多个上部工具，以加工工件9。下部工具部件5b中固定有多个下部工具。如图1所示，为了实现工件加工目的，工件9设置在上部工具部件5a和下部工具部件5b之间。

工件加工过程中，在各种情况下，如果已经选择了上部工具，下部工具之一与相关联的上部工具相互作用。

上部工具部件5a包括两种类型的上部工具。上部工具部件5a总共包括八个上部工具，其中，四个上部工具在各种情况下与一个下部工具相互作用。与下部工具相互作用的这些上部工具是冲孔工具12。相关联的下部工具是模具13。其余四个上部工具不与下部工具相互作用，并且被配置成冲压工具14。上部工具12和14(即，上述八个上部工具)的数量多于下部工具13(即，上述四个下部工具)的数量。冲压工具14不与下部工具相互作用。

上部工具12和14被设置成在圆周方向上围绕纵向轴线10，其中，在各种情况下，冲孔工具12和冲压工具14一个接一个地交替设置。八个所有的上部工具12和14围绕纵向轴线10在圆周方向上等间距分布，即，它们每隔45°的圆周角间隔开。

另外，上部工具部件5a具有中心上部工具部件推杆15。在每个旋转选择位置处，冲孔装置1的机械推杆4与中心上部工具部件推杆15相互作用，并且在各种情况下同时会在头部侧与上部工具12和14中的一个工具相互作用。因此，在所示实施例中，相对于上部工具部件5a，机械推杆4的启动部分4a总共可以有八个旋转选择位置。

上部工具部件5a本身在中心工具壳体部分16之间被分开。在径向方向上，所述中心工具壳体部分16固定在环绕的环形工具壳体部分17中。

下面将参照图5-9描述冲孔操作。机械推杆4的启动部分4a位于四个可能的旋转选择位置中的任一位置上。在所述位置中，所述启动部分与冲孔工具12之一的推杆头18重叠，并且可与其相互作用。

在图5所示的具体位置中，沿着多功能工具5的方向，轴向降低机械推杆4，直至所述启动部分4a位于中心上部工具部件推杆15的头部。启动部分4a的驱动壁19和推杆头18之间仍然存在零点几毫米的小距离a。因此，中心上部工具部件推杆15突伸超出冲孔工具12的四个推杆头18，其中，突伸超出距离为所述小距离a。

在图6所示的具体位置中，启动部分4a的启动使中心工具壳体部分16相对于环形工具壳体部分17轴向向下移动。在这种情况下，启动部分4a和相关联的推杆头18仍然没有接触。壳体部分16和17相对于彼此发生的轴向位移方向与总共八个上部工具部件的固定弹簧20的预应力方向相反；所述固定弹簧配置成轴向延伸的螺旋弹簧，并且被支撑在两个壳体部分16和17之间。八个上部工具部件固定弹簧20围绕多功能工具5的纵向轴线10在圆周方向上等间距分布。根据图6所示的具体位置，在上部工具部件5a通过中心工具壳体部分16向下移动的过程中，上部工具部件的整体位于工件9上。因此，工件9限制了位于图6所示的具体位置中的上部工具部件5a的轴向位移。

图7示出了机械推杆4的启动部分4a的驱动壁19位于所选择的冲孔工具12的推杆头18上的位置。与图6相比，中心上部工具部件推杆15已经相对于冲孔工具12向下移动了距离a。

图8示出了冲孔操作期间的实际冲孔位置。与图7相比，机械推杆4的启动部分4a已经轴向向下移动了更大的程度。所选择的冲孔工具12和中心上部工具部件推杆15已经被轴向向下移动了更大的程度；所述移动方向与中心推杆弹簧21的预应力和四个外围推杆弹簧22的总的预应力的方向相反，其中，所述四个外围推杆弹簧围绕纵向轴线10在圆周方向上等间距分布。在此，冲孔工具12的冲孔部件23穿过工件9与模具13相互作用，在工件9中冲出所需形状部分。

中心推杆弹簧21被支撑在中心上部工具部件推杆15和中心工具壳体部分16的中心壳体芯24之间。外围推杆弹簧22支撑在中心工具壳体部分16的外围壳体部件25和中心上部工具部件推杆15的外围部分15a之间。

在图8所示的特定冲孔位置中，三个未选择的冲孔工具12通过相关联的固定螺栓26固定在所述三个未选择的冲孔工具的轴向上部中性位置，使得工件9不受它们的重量的影响。在图8所示的剖面中，所述固定螺栓26中的一个螺栓与未被选择的冲头12中的一个冲头的周向套环12a相互作用。为了清楚地示出这种相互作用，在图8所示的剖面中不包括中心工具壳体部分16的壳体盖27的部分，这使得周向套环12a的部分清晰可见。

通过螺旋弹簧28，将固定螺栓26预紧在上部固定位置。在冲孔操作期间，所选择的冲孔工具12的固定螺栓26和所选择的冲孔工具一起相对于工件9向下移动，其移动方向与固定弹簧28的预应力的方向相反。

图9示出了在冲孔操作之前机械推杆4开始返回到起始位置的图示。此处，机械推杆4的启动部分4a与所选择的冲孔工具12的推杆头18不再接触。借助中心推杆弹簧21，中心上部工具部件推杆15仍然与启动部分4a接触。当中心上部工具部件推杆15返回时，可以通过具有中心上部工具部件推杆15的周向套环12a，沿着上方将所选择的冲孔工具12从工件9中拉出。其中，所述中心上部工具部件推杆15在后面接合所述周向套环12a。同样地，上部工具部件推杆15的外围部分15a在后面接合在所选择的冲孔工具12的周向套环12a，并且当所述冲孔工具从工件9回复时，可以抵消冲孔工具12在中心工具壳体部分16中的倾斜。

图10示出了在冲压操作期间，即，在启动了一个冲压工具14期间，机械推杆4的启动部分4a相对于上部工具部件5a的位置。此处，机械推杆4的启动部分4a位于四个可能的旋转选择位置中的其中一个位置上。在所述位置中，所述启动部分与冲压工具14之一的头部29重叠，并且可与其相互作用。

以下，参照图11-15对冲压操作进行说明。

图11示出了冲压操作的具体起始位置，其中，机械推杆4的启动部分4a位于所选择的冲压工具14的头部29上。冲压工具14的头部29轴向突伸超出冲孔工具12的推杆头18和中心上部工具部件推杆15。在图11中，突伸超出中心上部工具部件推杆15意味着启动部分4a的驱动壁19和中心上部工具部件推杆15之间留有大约1-10mm的距离b。

图12示出了轴向降低启动部分4a使其位于中心上部工具部件推杆15上的具体位置。此处，所选择的冲压工具14在轴向方向上相对上部工具部件5a的其它部件向下移动，使得所选择的冲压工具14的冲压部件30按照需求量突伸超出上部工具部件5a的底侧，即，所述需求量不大于距离b。

图13示出了启动部分4a轴向向下移动更大的程度后的具体位置，其中，所述移动方式和图6所示移动方式相似。整个中心工具壳体部分16相对于环形工具壳体部分17沿轴向向下移动，即，沿着工件9的方向移动。当工件9被定位时，根据图13所示的具体位置，本实施例中所示的作为冲压部件30的雕刻针接合到工件9中。

位于图11和图12所示的具体位置之间的冲压工具14的位移方向与复位弹簧31的预应力方向相反。复位弹簧31设置在冲压工具14的底部区域中，与冲压部件30轴向相邻，并且被支撑在冲压工具14的周向套环和中心工具壳体部分16的底座之间。其它的未被选择的冲压工具14的复位弹簧31可以确保所述未被选择的冲压工具14保持在轴向上部中性位置或空档位置。

相对于冲压件30沿横向移动工件9，即，在垂直于纵向轴线10的两个自由度上移动所述工件，从而通过冲压部件30在工件9上冲压出所需的图案。

图14示出了一旦冲压完成后，从工件9上升起上部工具部件5a的操作。图14所示的具体位置对应于图12所示的具体位置。

图15示出了冲压操作完成后的图示。在图中，已经从中心上部工具部件推杆15升起了机械推杆4的启动部分4a；基于复位弹簧31的预应力，所选择的冲压工具14再次返回到中性位置，在所述位置，冲压部件没有突伸超出上部工具部件5a的底侧。

每个冲压工具14的头部29下方设置有补偿弹簧32，所述弹簧32包围冲压工具的头端部分。所述补偿弹簧被支撑在相应的头部29和冲压工具14的主体14b之间。补偿弹簧29可以在冲压操作期间补偿工件9的不均匀性。可选地或另外地，根据冲压部件30在工件9中穿透的深度，补偿弹簧32可以预先确定使冲压部件30能够压在工件9上的预应力。

除了雕刻针可以作为冲压部件30以外，冲压工具14也可以使用锪孔插入件。在这种情况下，省去了补偿弹簧32，而且头部29和冲压部件30之间的冲压工具是刚性的。

如上所述，上部工具部件5a或整个多功能工具5被配置为其可以通过多功能工具枢转驱动器34围绕纵向轴线10枢转或旋转，其中，所述轴线与多个推杆4的轴线重合。图2示意性地示出了多功能工具枢转驱动器34。

上部工具部件5a通过驱动器11和34相对于机械推杆4的启动部分4a枢转的能力一方面使上部工具12或14可以被选择；另一方面，使得不绕工具轴线旋转对称的上部工具可以相对于工件9定位在枢转状态。在所选择的上部工具12或14具有沿其纵向轴线不对称的加工轮廓的情况下，该相对枢转定位可以预先确定所述加工轮廓相对于工件的成角度方向。

原则上，另一驱动器可以驱动下部工具部件5b，使其围绕纵向轴线10独立于上部工具部件5a枢转或旋转。这可以用于将选定的下部工具13分配给上部工具12。原则上，这也使得在仅有与一个下部工具相互作用的上部工具的实施例中，所述上部工具的数量依然多于下部工具的数量。然后，通过相应的下部工具部件5b的相对于上部工具部件5a围绕纵向轴线10的旋转，将预定的下部工具13分配给对应的所选择的上部工具。