DE102006014705B3

DE102006014705B3 - Stanzvorrichtung, insbesondere für Kunststoffformteile

Info

Publication number: DE102006014705B3
Application number: DE200610014705
Authority: DE
Inventors: Andreas Giehlen; Bernd Heidel
Original assignee: Krauss Maffei Kunststofftechnik GmbH
Current assignee: KraussMaffei Technologies GmbH
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: WO2007113018A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stanzvorrichtung, insbesondere für Kunststoffformteile, umfassend eine Grundplatte (12), zumindest zwei Führungselemente (14), die an der Grundplatte (12) befestigt sind, eine an den Führungselementen (14) hin und her beweglich geführte Stanzeinrichtung (16), die zur Aufnahme eines Stanzwerkzeuges ausgebildet ist, sowie einen Antrieb zum Bewegen der Stanzeinrichtung (16) relativ zur Grundplatte (12). DOLLAR A Zur besseren Kontrolle der Stanzplattenbewegung wird vorgeschlagen, dass der Antrieb als elektrischer Antrieb mit zumindest einer Spindel-Mutter-Kombination (20', 22'; 20", 22") mit einer Selbsthemmung ausgebildet ist, wobei die relative Bewegung von Stanzeinrichtung (16) zur Grundplatte (12) durch relative Verdrehung von Spindel (20', 20") und Mutter (22', 22") erfolgt und entweder die Spindel (20', 20") oder die Mutter (22', 22") von einem elektrischen Motor (26') drehangetrieben ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stanzvorrichtung, insbesondere für Kunststoffformteile gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Stanzvorrichtungen für Kunststoffformteile sind allgemein bekannt und dafür verwendet, beispielsweise überstehende Ränder, Löcher, Formausschnitte eines Kunststoffproduktes oder auch weiter veredelte Kunststoffteile (insbesondere eines mit einer Haut hergestellten Kunststoffformteil) abzutrennen. Zu diesem Zweck ist an einem Stößel, oder einem direkt verwendeten Oberwerkzeug das als Stößel fungiert, der nachfolgend auch als Stanzplatte oder Stanzeinrichtung bezeichnet wird, eine Schneidvorrichtung, zumeist mit einem Stanzmesser, angeordnet. Durch Antrieb der Stanzeinrichtung trennt das Messer die nicht benötigten Ränder ab, stanzt Löcher und Formausschnitte ein und stellt so ein für die Weiterverarbeitung oder einen Einbau geeignetes Kunststoffformteil her.

Die Stanzeinrichtung wird dabei bisher hydraulisch angetrieben. Zumeist werden oftmals mehrere hydraulische Zylinder verwendet, die von einem geeigneten Hydraulikaggregat gemeinsam beaufschlagt sind.

Nachteilig bei solchermaßen hydraulisch angetriebenen Stanzvorrichtungen ist jedoch auch die Beachtung von Sicherheitsvorschriften zu hydraulischen Pressen. Die Sicherheitsauflagen sind durch die verschiedenen Möglichkeiten eines Systemausfalls begründet, welcher zu bestimmten Gefährdungsszenarien führen kann. Um diese Gefährdungsszenarien auszuschließen, sind beispielsweise separate Stößelsicherungen, wie hydraulische Klemmköpfe oder sogenannte Pressensicherheitsventile erforderlich. Diese Auflagen zur Gewährleistung des Arbeitsschutzes für die Bediener wirken sich jedoch stark kostentreibend aus.

Überdies besitzen hydraulische Antriebe den Nachteil, dass nach einem Durchdringen des Stanzmessers durch das Stanzgut die bewegende Stanzeinrichtung, auch Stößel genannt, auf eine nur noch ganz geringe Gegenkraft stößt und teilweise eine unkontrollierte Bewegung in Stanzrichtung durchführt, wobei die antreibende Ölsäule entspannt wird. Diese unkontrollierte Bewegung ist unerwünscht und kann zu mechanischen und hydraulischen Schlägen führen.

In der DE 20 2005 012 996 U1 ist eine Presse mit einem Pressenunterteil und einem relativ dazu vertikal verfahrbaren, zweigeteilten Pressenoberteil offenbart. Pressenunterteil und -oberteil sind mittels Gewindespindelelementen derart miteinander verbunden, dass durch Drehbewegung der Gewindespindelelemente die beiden Teile des Pressenoberteils in entgegengesetzte Richtung bewegt werden.

Überdies gibt es eine Reihe von Anwendungen, bei denen die Stanzwerkzeuge selbst mittels elektrischer Antriebe betrieben werden. Solche Ausführungsformen sind beispielsweise in der EP 1 502 673 A1 , EP 482 360 A2 und DE 201 08 706 U1 beschrieben. Dabei wird meist ein Pressenstempel, dessen Gehäuse an einer feststehenden Platte angeordnet ist, mittels einer Spindel-Mutter-Anordnung in Linearrichtung bewegt. Entweder die Spindel oder die Mutter werden über einen elektrischen Antrieb drehangetrieben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Stanzeinrichtung zur Verfügung zu stellen, die in ihrem Bewegungsablauf besser kontrollierbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteranspruchen angegeben. Demgemäß wird bei einer gattungsgemäßen Stanzvorrichtung vorgeschlagen, den Antrieb als elektrischen Antrieb mit zumindest einer Spindel-Mutter-Kombination auszubilden, wobei die relative Bewegung von Stanzeinrichtung zur Grundplatte durch eine relative Verdrehung von Spindel und Mutter erfolgt und entweder die Spindel oder die Mutter oder auch beide von einem elektrischen Motor drehangetrieben ist. Damit erfolgt der Antrieb der Stanzeinrichtung oder des Stößels elektromotorisch.

Dadurch, dass man eine Spindel-Mutter-Kombination verwendet, die eine Selbsthemmung besitzt, ist eine sehr gute Kontrolle über alle Bewegungen der Stanzplatte gegeben. Im Gegensatz zu den hydraulisch angetriebenen Stanzeinheiten muss nach einem Durchbruch des Messers durch das Stanzgut und der daraus resultierenden niedrigen Gegenkraft kein Vorschnellen des Stößels befürchtet werden. Vielmehr setzt die elektrisch betriebene Stanzeinrichtung ihren Weg kraftunabhängig kontrolliert weiter fort.

Vorzugsweise können Servomotore verwendet werden, wobei zwischen den Motoren und dem motorisch angetriebenen Teil der Spindel-Mutter-Kombination ein Getriebe angeordnet sein kann. Mit solch einem Getriebe lässt sich die Krafteinwirkung auf die Stanzeinrichtung je nach Antriebsleistung des Elektromotors in einem gewünschten Bereich erzeugen.

Die elektrischen Antriebe können auf die Spindeln, aber auch auf die Muttern wirken. Durch die relative Rotation von Spindel und Mutter wird die Rotationsbewegung der Elektromotoren in eine Linearbewegung umgewandelt.

Je nach Auslegung der Spindel-Mutter-Kombination in Verbindung mit einem Elektromotor ist bei der Bewegung der Stanzeinrichtung oder des Stößels der Kraft-Weg-Verlauf sehr fein zu kontrollieren. Auch lassen sich durch hochauflösende Wegmesseinheiten in Verbindung mit der derzeitig zur Verfügung stehenden elektrischen Servomotortechnik alle Bewegungsparameter funktionsgenau festlegen und beim Betrieb genau einhalten.

Auch ist den Sicherheitsauflagen Genüge getan. Sollte es zu einem Ausfall des Steuerungssystems der Anlage kommen, so verharrt die elektrisch angetriebene Stanzeinrichtung aufgrund der Selbsthemmung oder durch Einbau von absturzsichernden Elementen der Spindeleinheit immer in ihrer Position.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung soll mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen im weiteren näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen in
1 eine schematische Frontansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stanzvorrichtung,
2 eine schematische Seitenansicht der Stanzvorrichtung gemäß 1,
3 eine schematische Draufsicht auf die Stanzplatte der erfindungsgemäßen Stanzvorrichtung aus 1,
4 eine schematische Perspektivansicht der erfindungsgemäßen Stanzvorrichtung aus 1 und
5 eine schematische Darstellung des Antriebsstranges für die Stanzplatte bestehend aus Elektromotor und Spindel-Mutter-Kombination.
Bei der in den 1 bis 4 dargestellten erfindungsgemäßen Stanzvorrichtung ist eine Grundplatte 12 vorgesehen, die in Draufsicht einen im wesentlichen rechteckförmigen Querschnitt besitzt, wobei in den Eckbereichen der Grundplatte 12 vier Bohrungen vorgesehen sind, in denen jeweils ein Führungsholm 14 vertikal ausgerichtet eingesteckt und darin befestigt ist. Die Grundplatte 12 weist eine ebene obere Arbeitsfläche auf, auf der in einer entsprechenden Aufnahme ein zu stanzendes Produkt aufgenommen werden kann.
An den Führungsholmen 14 ist eine Stanzplatte 16, die auch als Stößel oder Oberwerkzeug bezeichnet wird, nach oben und unten beweglich geführt aufgenommen. Die Stanzplatte 16 hat in Draufsicht – genauso wie die Grundplatte 12 – einen rechteckigen Querschnitt, der der Form der Grundplatte 12 entspricht oder als direkt verwendetes Oberwerkzeug ausgeführt ist. In den Eckbereichen sind die Holme 14 in entsprechend bohrungsmäßig ausgestalteten Aufnahmen geführt.
Am oberen Ende der Führungsholme 14 sind diese mittels einer Jochplatte 18 miteinander verbunden.
Wie in den 2 bis 4 zu erkennen ist, sind an den beiden Stirnseiten der Stanzvorrichtungen jeweils ein Antrieb für die Stanzplatte 16 angeordnet, und zwar quer gegenüberliegend. Die Lage des Antriebs kann jedoch je nach Anforderung an die Stanzvorrichtung auch an anderer Stelle platziert werden. Jeder Antrieb umfasst, wie in 5 näher aufgeführt ist, einen Elektromotor 26', ein Flanschlager 24' sowie ein Mutterelement 22' und eine Spindel 20'. In den Figuren ist zwischen dem Motor 26' und der aus dem Flanschlager herausragenden Welle keine Verbindung eingezeichnet. Beim Betrieb sind diese beiden Wellen jedoch miteinander verbunden.
Jedes der zwei Flanschlager 24' ist an der Grundplatte 12 befestigt und stützt jede zugehörige Spindel 20', 20'' in deren Axialrichtung ab, so dass die Spindel axial zur Grundplatte 12 gesehen nicht verschiebbar ist. An der Stanzplatte 16 sind für jeden Antrieb eine Mutter 22', 22'' fest mit der Stanzplatte 16 verbunden angeordnet. Durch jede Mutter 22' und 22'' erstreckt sich eine zugehörige Spindel 20' und 20''. Die Spindeln 20' und 20'' werden durch zugehörige Elektromotoren 26'', die als Servomotoren ausgebildet sind, angetrieben. Beim Drehantrieb der Spindeln 20' und 20'' verschieben sich die zugehörigen Muttern 22' und 22'' je nach Drehrichtung nach oben oder unten und bewegen dabei die fest mit den Muttern 22' und 22'' verbundene Stanzplatte 16 mit.
Damit ist die Funktionsweise der vorliegenden Stanzvorrichtung vorgegeben. Sollen bei einem in die Stanzvorrichtung eingelegten Produkt die Enden ausgestanzt oder abgetrennt oder das Produkt sonst wie beschnitten werden, so wird bei geöffneter Stanzvorrichtung, d.h. bei nach oben verfahrener Stanzplatte 16 das Produkt mit einer entsprechenden Halterung oder in einer entsprechenden Halterung (nicht dargestellt) auf der Grundplatte 12 positioniert. Durch gleichsinniges Antreiben der beiden Elektromotore 26' wird die Stanzplatte 16 nach unten verfahren, so dass die nicht dargestellten Stanzmesser die Enden abtrennen. Dabei ist eine feine Bewegungskontrolle möglich, und ein Vorschnellen der Stanzplatte nach dem Durchschneiden der Ränder des Produktes kann verhindert werden. Mit anderen Worten ausgedrückt setzt die elektrisch betriebene Stanzplatte 16 ihren Weg kraftunabhängig und kontrolliert weiter fort oder stoppt in einer gewünschten Position.
Ist die gewünschte untere Position der Stanzplatte 16 erreicht, so wird die Drehrichtung der Motoren 26' umgedreht, so dass sich die Stanzplatte 16 wieder nach oben bewegt. Nach dem Öffnen der Stanzvorrichtung kann das ausgestanzte Produkt sowie die abgestanzten Ränder aus der Vorrichtung entnommen werden. Die Konstruktion der Antriebseinheit ist mit einer Selbsthemmung oder Absturzsicherung der Stanzplatte 16 ausgeführt. Dadurch ist eine ausreichende Sicherheit auch für den Fall eines Ausfalls des Steuersystems oder der Elektrik gewährleistet. In einem solchen Fall verharrt die elektrisch angetriebene Stanzplatte in ihrer aktuellen Position.
Insgesamt lassen sich mit der vorliegenden Erfindung niedrige Herstellkosten, aber auch niedrige Betriebskosten realisieren. Zudem ist eine hervorragende Kontrolle der Stanzbewegung möglich. Dabei kann mit einer Selbsthemmung eine Sicherheitsvorrichtung auf einfache und kostengünstige Weise realisiert werden. Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind ein geringes Betriebsgeräusch, geringe Außenabmessungen, ein geringer Wartungsaufwand sowie eine hohe Verfügbarkeit.

12: Grundplatte
14: Holm
16: Stanzplatte
18: Jochplatte
20', 20'': Spindel
22', 22'': Gewinde
24', 24'': Lager
26', 26'': Motor

Claims

Stanzvorrichtung, insbesondere für Kunststoffformteile, umfassend – eine Grundplatte (12), – zumindest zwei Führungselemente (14), die an der Grundplatte (12) befestigt sind, – eine an den Führungselementen (14) hin- und her beweglich geführte Platte (16) sowie – einen Antrieb zum Bewegen der Platte (16) relativ zur Grundplatte (12), wobei der Antrieb als elektrischer Antrieb mit zumindest einer Spindel-Mutter-Kombination (20', 22'; 20'', 22'') ausgebildet ist, die relative Bewegung von Platte (16) zur Grundplatte (12) durch relative Verdrehung von Spindel (20', 20'') und Mutter (22', 22'') erfolgt und entweder die Spindel (20', 20'') oder die Mutter (22', 22'') oder sowohl Spindel wie auch Mutter von einem elektrischen Motor (26') drehangetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Platte als Stanzeinrichtung (16) zur Aufnahme eines Stanzwerkzeuges und – die Spindel-Mutter-Kombination mit einer Selbsthemmung ausgebildet sind.
Stanzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Motoren elektrische Servomotoren (26') verwendet sind.
Stanzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Motoren (26') und dem motorisch angetriebenen Teil der Spindel-Mutter-Kombination (20', 22'') ein Getriebe, insbesondere ein Untersetzungsgetriebe angeordnet ist.
Stanzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Motor (26') eine zugeordnete Spindel (20', 20'') antreibt.
Stanzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor vorgesehen ist, der den Abstand oder die Abstandsveränderung zwischen der Grundplatte (12) und der Stanzeinrichtung (16) ermittelt.
Stanzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor vorgesehen ist, der die Kraft ermittelt, mit der Stanzeinrichtung (16) und Grundplatte (12) aufeinandergedrückt werden.
Stanzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente als Holme (14) ausgebildet sind.
Stanzvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Holmenden über ein Jochelement (18) miteinander verbunden sind.