DE10023879A1 - Stanzvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stanzvorrichtung mit einer ersten Zylinderkolbeneinheit, an deren beweglichem Teil (27) die Stanzwerkzeuge angeordnet sind. Ferner weist die Stanzvorrichtung eine Steuereinheit (11) auf, die über ein Leitungssystem (15) mit der Zylinderkolbeneinheit verbunden ist, wobei die Zylinderkolbeneinheit über die Steuereinheit (11) mit Druck beaufschlagbar ist. Erfindungsgemäß ist innerhalb der ersten Zylinderkolbeneinheit eine zweite Zylinderkolbeneinheit angeordnet, deren bewegliches Teil (32) kraftschlüssig mit dem beweglichen Teil (27) der ersten Zylinderkolbeneinheit verbunden ist und die zum schnellen Nachstellen der ersten Zylinderkolbeneinheit mit Druck beaufschlagbar ist. DOLLAR A Unabhängig davon wird eine Stanzvorrichtung beansprucht, die eine erste Zylinderkolbeneinheit aufweist, an deren beweglichem Teil (27) die Stanzwerkzeuge angeordnet sind und die mit einer Steuereinheit (11) über ein Leitungssystem (15) mit der Zylinderkolbeneinheit und mit einem mit einem Druckmedium gefüllten Behälter (14) verbunden ist. Über eine Pumpe (17) ist die Zylinderkolbeneinheit über die Steuereinheit (11) mit Druck beaufschlagbar, wobei erfindungsgemäß die Steuereinheit (11) in unmittelbarer Nähe zur Zylinderkolbeneinheit positioniert ist. Dadurch ist es möglich, ohne hohen konstruktiven Aufwand Stanzvorrichtungen mit hohen Stanzgeschwindigkeiten zu betreiben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stanzvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie der Patentansprüche 9 und 13.

Zum Herausschneiden von Zugstücken aus Blechen, Leder-, Pappe- oder Gewebezuschnitten werden häufig Formmesser oder -stempel verwendet, die mit Hilfe einer Stanzvorrichtung mechanisch bewegt werden. Daneben werden Stanzvorrichtungen auch zum Biegen, Rollen, Formschlagen, Planieren und Prägen verwendet. Je nach Art des Werkzeugs und des Werkstücks werden kräftige Antriebe benötigt, wozu Schub-, Kurbel-, Getriebe-, Hydraulikzylinder usw. bekannt sind. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Stanzvorrichtungen, die mit einer Zylinderkolbeneinheit betrieben werden, die mit einem Druckmedium beaufschlagbar ist.

Solche Aggregate weisen einen Kolben und einen Zylinder auf, die entsprechend ihrer Dimensionierung entweder große Geschwindigkeiten oder große Drücke produzieren. Große Geschwindigkeiten werden mit Kolben erzeugt, die eine kleine Kolbenfläche aufweisen. Dagegen erzeugen Kolben mit einer großen Kolbenfläche große Drücke.

Als Voraussetzung für den wirtschaftlichen Betrieb einer Stanzvorrichtung stellt sich regelmäßig die Anforderung, die Stanzwerkzeuge mit hoher Geschwindigkeit bis knapp an das zu bearbeitende Werkstück heranzufahren und dann mit großer Kraft das Werkstück zu stanzen. Zur Umsetzung dieser Anforderung weisen Stanzvorrichtungen eine Eilgangeinheit zum schnellen Nachstellen der Stanzwerkzeuge und eine Kraftgangeinheit zum kraftvollen, aber entsprechend langsamen Nachstellen der Stanzwerkzeuge auf.

Als Stand der Technik sind dabei Stanzvorrichtungen bekannt, die für die Eilgangeinheit und die Kraftgangeinheit zwei getrennte Pumpenkreisläufe mit jeweils einer Hochdruckpumpe vorsehen. Dies stellt eine aufwendige Konstruktionsweise dar, die infolge zweier paralleler Pumpenkreisläufe und den Einsatz zweier Pumpen die Herstellungskosten erheblich verteuert.

Ferner ist die Konstruktion bekannter Stanzvorrichtungen derart, dass der Steuerblock nicht beim Stanzaggregat selbst, sondern in großem Abstand von diesem angeordnet ist. Dadurch wird eine große Anzahl von Zuleitungen zum Stanzaggregat notwendig, deren Länge zu großen Reibungsverlusten innerhalb der Leitungen führt. Dadurch werden große Drücke beim Betrieb solcher Stanzvorrichtungen notwendig, die einerseits zu einer unerwünschten Wärmeentwicklung des Druckmediums führen und andererseits den Energieverbrauch in die Höhe treiben. Wegen der langen Wege vom Steuerblock zum Stanzaggregat lassen sich mit solchen Stanzvorrichtungen lediglich Stanzgeschwindigkeiten von 170 mm pro Sekunde erzielen.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, Stanzvorrichtungen anzugeben, die einen vereinfachten Aufbau erlauben und die Stanzgeschwindigkeiten bekannter Stanzvorrichtungen steigern.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Stanzvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie den Merkmaien des Patentanspruchs 9 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zur Lösung dieser Aufgabe gibt die Erfindung zwei voneinander unabhängige Lösungswege an, die in ihrer Kombination besonders vorteilhaft die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen vermögen.

Vorteil der Erfindung ist zunächst deren kompakte Bauweise. Diese ergibt sich sowohl aus der Anordnung der Eilgangeinheit in der Kraftgangeinheit als auch der Anordnung der Steuereinheit möglichst nahe am Stanzaggregat. Die kompakte Bauweise ermöglicht daher in besonderer Weise die Verwirklichung der erfindungsgemäßen Stanzvorrichtung in Form einer Karrenbalkenstanze, bei der das Stanzaggregat in horizontaler Richtung entlang eines Maschinenträgers beweglich gelagert ist.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt im Erzielen sehr hoher Geschwindigkeiten des Stanzaggregats, die mit bis zu 300 mm pro Sekunde beinahe zu einer Verdoppelung der bekannten Geschwindigkeiten führt. Auch dieser Vorteil geht zu einem Teil auf die erfindungsgemäße Kombination aus Eilgang- und Kraftgangeinheit sowie zum anderen auf die besondere Anordnung der Steuereinheit am Stanzaggregat zurück.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht eine Längsbohrung durch den Kolben der ersten Zylinderkolbeneinheit vor, durch die die Zufuhr des Druckmediums besonders platzsparend erfolgt.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Zylinder und Kolben der ersten Zylinderkolbeneinheit ein ringförmiger Hohlraum vorgesehen, der stirnseitig dicht verschlossen ist. Durch Beaufschlagung dieses Hohlraums mit dem Druckmedium wird der Kolben zurück in Ausgangsstellung gefahren. Vorteilhafterweise ist die Zufuhrleitung in die Zylinderwand des Zylinders der ersten Zylinderkolbeneinheit integriert.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich aus der Verwendung großvolumiger Leitungen, über die das Steuerelement an den Hohlraum des Zylinders der ersten Zylinderkolbeneinheit angeschlossen ist, um so ein problemloses Nachlaufen des Druckmediums während des Betätigens der Eilgangeinheit zu gewährleisten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind sämtliche Druckleitungen des Leitungssystems, die vom Steuerelement zu der Eilgang- bzw. Kraftgangeinheit führen, in das Stanzaggregat integriert. Neben der dadurch kompakteren Bauweise ergibt sich daraus der Vorteil, dass diese Leitungen vor Beschädigungen geschützt sind und dass der Wärmetransport über das Stanzaggregat zu einer kontinuierlichen Kühlung des Druckmediums führt, so dass keine gesonderten Maßnahmen zur Kühlung des Druckmediums mehr vorgenommen werden müssen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Stanzvorrichtung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch das Stanzaggregat einschließlich seiner Befestigung an der Stanzvorrichtung und

Fig. 3 ein Hydraulikschema, das den Betrieb des erfindungsgemäßen Stanzaggregats ermöglicht.

In Fig. 1 ist eine Stanzvorrichtung in Form einer Karrenbalkenstanzvorrichtung 1 dargestellt. Die linke Hälfte der zeichnerischen Darstellung bezieht sich auf die Stanzvorrichtung im Zustand hochgefahrener Stanzwerkzeuge, die rechte Hälfte zeigt die Stanzvorrichtung in Stanzposition mit abgesenkten Stanzwerkzeugen. Die wesentlichen Bestandteile der Karrenbalkenstanzvorrichtung 1 sind der Unterbau 2, der mit seinen Füßen 3 und 4 auf dem Untergrund ruht. Die Oberseite des Unterbaus ist als Stanztisch 5 ausgebildet, auf dem das zu bearbeitende Werkstück zum Beispiel ein Papierstapel für den Stanzvorgang fixiert wird.

Zu beiden Seiten des Unterbaus ragen seitliche Stützen 6 und 7 aus dem Stanztisch heraus. Ihre oberen Enden sind über den Oberbau 8 miteinander verbunden. An der Unterseite des Oberbaus 8 ist das Stanzaggregat 9 in horizontaler Richtung zwischen den beiden Stützen 6 und 7 verfahrbar befestigt.

Das Stanzaggregat 9 besteht im wesentlichen aus einem blockförmigen Basiselement 10, an dessen Oberseite eine Steuereinheit 11 angeordnet ist und von dessen Unterseite sich der Antrieb 12 zum Senken des Werkzeugträgers 13 in Richtung des Stanztisches 5 erstreckt.

Der Unterbau 2 ist derart ausgebildet, dass er gleichzeitig als Behälter 14 für das Druckmedium dient. Der Behälter ist über ein Leitungssystem 15 mit dem Stanzaggregat 9 verbunden. Dieses umfasst die Druckleitung 16, welche das Druckmedium mit Hilfe einer Motorpumpeneinheit 17 zum Stanzaggregat 9 befördert. Das beim Heben des Werkzeugträgers 13 aus dem Antrieb 12 verdrängte Druckmedium wird über die Leitung 18 zurück in den Behälter 14 geleitet, wodurch das Druckmedium gleichzeitig abgekühlt wird. Die Leitungen 16 und 18 bilden somit mit dem Stanzaggregat 9 und dem Behälter 14 ein Kreislaufsystem.

In Fig. 2 sieht man das Stanzaggregat 9 in größerem Maßstab. Das Stanzaggregat 9 weist ein block- bzw. plattenförmiges Basiselement 10 auf. Von der Oberseite des Basiselements 10 erstrecken sich senkrecht zu Darstellungsebene zwei aufrechte Laschen 19 und 20, an deren sich zugewandten Seiten die Rollen 21 und 22 mit Laufrichtung ebenfalls senkrecht zur Darstellungsebene angeordnet sind. Die Rollen 21 und 22 greifen in die Laufschienen 23 und 24, die seitlich am Maschinenträger 25 des Oberbaus 8 befestigt sind. Dadurch ist das Basiselement entlang der Laufschienen verfahrbar am Maschinenträger 25 befestigt.

Ebenfalls an der Oberseite des Basiselements 10 sieht man an dessen seitlichem Rand eine Steuereinheit 11, die über das Leitungssystem 15 (Fig. 1) mit dem Druckmedium beaufschlagt werden kann. Die Unterseite der Steuereinheit 11 ist mit verschiedenen verschließbaren Ein- und Auslässen zur Steuerung des Stanzaggregats 9 versehen.

Senkrecht aus der Unterseite des Basiselements 10 erstreckt sich der Antrieb 12 des Stanzaggregats 9. Der Antrieb 12 besteht im wesentlichen aus einer ersten Zylinderkolbeneinheit, deren Zylinder 26 mit Hilfe eines oberen Ringflansches 38 starr mit dem Basiselement 10 verbunden ist. Das untere Ende des Hohlzylinders 26 ist ebenfalls durch einen Ringflansch 39 verstärkt, in dessen Flanschfläche gleichmäßig über den Umfang verteilt vier kreisförmige Durchbrechungen eingelassen sind, in die Gleitführungen 41 eingesetzt sind.

Mit dem Zylinder 26 wirkt dessen Kolben 27 ebenfalls in Form eines Hohlzylinders zusammen. Am oberen Ende des Kolbens 27 sind ringförmige Dichtungen 40 vorgesehen, die einen dichten gleitenden Anschluss an die Innenwandung des Zylinders 26 gestatten. Im weiteren Verlauf springt die Oberfläche des Kolbens 27 nach innen radial zurück, so dass sich ein Ringspalt 28 zwischen Kolben 27 und Zylinder 26 ergibt.

Das untere Ende des Kolbens 27 ist über eine hülsenförmige Dichtmanschette 29 verlängert. Deren Innendurchmesser ist derart auf den Außendurchmesser des Kolbens 27 abgestimmt, dass auch hier eine gleitende Dichtung bewerkstelligt wird, so dass der Ringspalt 28 an beiden Stirnseiten dicht verschlossen ist.

Das untere Ende des Kolbens 27 ist fest mit der Werkzeugträgereinheit 13 verbunden, so dass durch Heben und Senken des Kolbens 27 der Werkzeugträger 13 in Stanzposition gebracht wird.

In dem Randbereich des Werkzeugträgers 13 sieht man ferner vier kranzförmig um den Zylinder 26 angeordnete Stäbe 30, die in den Gleitführungen 41 gelagert den verstellbaren Tiefpunktanschlag für den Werkzeugträger 13 bilden.

Innerhalb des Kolbens 27 der ersten Zylinderkolbeneinheit ist eine zweite Zylinderkolbeneinheit angeordnet, deren Kolben 31 mit seinem oberen Ende fest mit dem Basiselement 10 verbunden ist. Das bewegliche Teil der Zylinderkolbeneinheit stellt der Zylinder 32 dar, der über den Ringflansch 33 fest an das obere Ende des Kolbens 27 angeschlossen ist. Zudem sorgt der Ringflansch 33 für eine gleitende Dichtung zwischen Kolben 31 und Zylinder 32.

Die erste und zweite Zylinderkolbeneinheit, die den Antrieb 12 des Stanzaggregats 9 bilden, sind über integrierte Druckleitungen mit dem Steuerelement 11 verbunden. Die Druckleitung 34 versorgt die zweite Zylinderkolbeneinheit mit Druck, wozu der Kolben 31 eine zentrale Längsbohrung 42 aufweist. Eine weitere Druckleitung 44, die in die Wand des Zylinders 26 integriert ist und in den Ringspalt 28 mündet, ist ebenfalls an die Steuereinheit 11 angeschlossen. Eine weitere Druckleitung 37 führt vom Steuerelement 11 zum Stanzraum 35. An den beim Senken des Kolbens 27 entstehenden Stanzraum 35 münden vier Ein- und Ausgänge 43, die über die drucklosen Leitungen 46 mit der Steuereinheit 11 verbunden sind. Das Füllventil 45 an der Steuereinheit 11 ermöglicht ein Verschließen der Leitungen 46.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Stanzvorrichtung muss der Werkzeugträger 13 mit den Stanzwerkzeugen aus einer Ausgangsstellung, wie sie in Fig. 2 auf der linken Blatthälfte dargestellt ist, möglichst rasch in den Bereich des zu stanzenden Werkstücks gefahren werden. Zu diesem Zweck wird über die Leitung 34 ein Druckmedium unter Druck in den Zylinder 32 der zweiten Zylinderkolbeneinheit gefördert. Infolge der kleinen Kolbenfläche bewegt sich dabei der Zylinder 32 mit großer Geschwindigkeit nach unten. Aufgrund der starren Verbindung der Kolben 27 und 32 wird der Kolben 27 dabei mitgenommen und somit der Werkzeugträger mit hoher Geschwindigkeit nach unten bewegt. Bei dieser raschen Abwärtsbewegung kann über die großvolumigen Druckleitungen 43 das Druckmedium in großen Mengen aus der Steuereinheit 11 in den Stanzraum 35 fließen, ohne dass dabei die Abwärtsbewegung des Kolben 27 behindert wird. Nach Durchlaufen einer vorgegebenen Strecke schließt die Steuereinheit 11 mit Hilfe eines Ventils die Zufuhr des Druckmediums zu der großvolumigen Druckleitung 43 und beaufschlagt den Stanzraum 35 über die Druckleitung 37 mit Druck. Infolge der großen Kolbenfläche des Kolbens 27 werden dabei große Drücke erzeugt, mit denen die eigentliche Stanzarbeit durchgeführt wird.

Nach erfolgter Stanzung wird über die Druckleitung 37 der Ringspalt 28 mit Druck beaufschlagt, wobei bei gleichzeitiger Öffnung des Ventils das Druckmedium wieder aus dem Stanzraum 35 verdrängt und zurück in den Behälter 14 fließen kann.

Weitere Einzelheiten zur Steuerung des Druckmediums sind in dem in Fig. 3 dargestellten Hydraulikschema enthalten.

Claims (13)

1. Stanzvorrichtung mit einer ersten Zylinderkolbeneinheit, an deren beweglichem Teil (27) die Stanzwerkzeuge angeordnet sind und mit einer Steuereinheit (11), die über ein Leitungssystem (15) mit der Zylinderkolbeneinheit, die mit einem mit einem Druckmedium gefüllten Behälter (14) und mit einer Pumpe (17), über die die Steuereinheit (11) mit Druck beaufschlagbar ist, verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der ersten Zylinderkolbeneinheit eine zweite Zylinderkolbeneinheit angeordnet ist, deren bewegliches Teil (32) kraftschlüssig mit dem beweglichen Teil (27) der ersten Zylinderkolbeneinheit verbunden ist und die zum schnellen Nachstellen der ersten Zylinderkolbeneinheit mit Druck beaufschlagbar ist.

2. Stanzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (26) der ersten Zylinderkolbeneinheit feststehend und der Kolben (27) der ersten Zylinderkolbeneinheit beweglich angeordnet ist.

3. Stanzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (31) der zweiten Zylinderkolbeneinheit feststehend und der Zylinder (32) der zweiten Zylinderkolbeneinheit beweglich angeordnet ist.

4. Stanzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (31) der ersten Zylinderkolbeneinheit in Längsrichtung durchbohrt ist.

5. Stanzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (26) und Kolben (27) der ersten Zylinderkolbeneinheit einen Ringspalt (28) bilden, deren beide Stirnseiten dicht verschlossen sind und der zum Einfahren der Zylinderkolbeneinheit über eine Druckleitung (44) mit Druck beaufschlagbar ist.

6. Stanzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckleitung (44) in die Wand des Zylinders (26) der ersten Zylinderkolbeneinheit integriert ist.

7. Stanzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem beim Ausfahren des Kolbens (27) der ersten Zylinderkolbeneinheit entstehenden Stanzraum (35) mindestens eine großvolumige Druckleitung (43) angeschlossen ist, die zur Steuereinheit (11) führt.

8. Stanzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die großvolumige Druckleitung (43) einen Durchmesser von 25 bis 60 mm, vorzugsweise 40 mm aufweist.

9. Stanzvorrichtung mit einer ersten Zylinderkolbeneinheit, an deren beweglichem Teil (27) die Stanzwerkzeuge angeordnet sind und mit einer Steuereinheit (11), die über ein Leitungssystem (15) mit der Zylinderkolbeneinheit und mit einem mit einem Druckmedium gefüllten Behälter (14) verbunden ist und mit einer Pumpe (17), über die die Steuereinheit (11) mit Druck beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) in unmittelbarer Nähe zur Zylinderkolbeneinheit positioniert ist.

10. Stanzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) unmittelbar am Stanzaggregat befestigt ist.

11. Stanzvorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungen (34, 37, 43, 44) des Leitungssystems vom Steuerelement zur Zylinderkolbeneinheit in das Stanzaggregat integriert sind.

12. Stanzvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (11) mittig über der Zylinderkolbeneinheit angeordnet ist.

13. Stanzvorrichtung mit einer ersten Zylinderkolbeneinheit, an deren beweglichem Teil (2) die Stanzwerkzeuge angeordnet sind und mit einer Steuereinheit (11), die über ein Leitungssystem (15) mit der Zylinderkolbeneinheit und mit einem mit einem Druckmedium gefüllten Behälter (14) verbunden ist und mit einer Pumpe (17), über die die Steuereinheit (11) mit Druck beaufschlagbar ist, gekennzeichnet durch eine Kombination der Merkmale der Patentansprüche 2 bis 8 mit den Merkmalen der Patentansprüche 10 bis 12.