DE102017105708A1

DE102017105708A1 - Schnittschlagkompensator und Presseneinrichtung

Info

Publication number: DE102017105708A1
Application number: DE102017105708.0A
Authority: DE
Inventors: Raimund Wirtz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-03-16
Filing date: 2017-03-16
Publication date: 2018-09-20

Abstract

Schnittschlagkompensationseinrichtung (50) zur Verringerung eines Schnittschlages beim Bearbeiten von Werkstücken mittels eines ersten Pressenteils (14) und eines zweiten Pressenteils (20), die relativ zueinander bewegbar sind, mit einem Gehäuse (52), das an dem ersten Pressenteil (14) festlegbar ist, und mit einem relativ zu dem Gehäuse (52) beweglich gelagerten Kolben (54), der einen ersten Kolbenabschnitt (54a) aufweist, der innerhalb des Gehäuses (52) axial zwischen einer ersten Kolbenposition (K1) und einer zweiten Kolbenposition (K2) bewegbar ist, und der einen sich aus dem Gehäuse (52) heraus erstreckenden zweiten Kolbenabschnitt (54b) aufweist, auf den das zweite Pressenteil (20) wirken kann, wobei in dem Gehäuse (52) eine mechanische Federanordnung (56) angeordnet ist, die zwischen dem ersten Kolbenabschnitt (54a) und dem Gehäuse (52) wirkt. Das Gehäuse (52) ist gegenüber einer Umgebung luftdicht abgedichtet. ()

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schnittschlagkompensationseinrichtung zur Verringerung eines Schnittschlages beim Bearbeiten von Werkstücken mittels eines ersten Pressenteils und eines zweiten Pressenteils, die relativ zueinander bewegbar sind, mit einem Gehäuse, das an dem ersten Pressenteil festlegbar ist, einem relativ zu dem Gehäuse beweglich gelagerten Kolben, der einen ersten Kolbenabschnitt aufweist, der innerhalb des Gehäuses axial zwischen einer ersten Kolbenposition und einer zweiten Kolbenposition bewegbar ist, und der einen sich aus dem Gehäuse heraus erstreckenden zweiten Kolbenabschnitt aufweist, auf den das zweite Pressenteil wirken kann, wobei in dem Gehäuse eine mechanische Federanordnung angeordnet ist, die zwischen dem ersten Kolbenabschnitt und dem Gehäuse wirkt.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Presseneinrichtung mit einem Tisch und mit einem Stößel, der in Richtung auf den Tisch antreibbar ist, wobei zwischen dem Tisch und dem Stößel ein Press- oder ein Stanzwerkzeug angeordnet ist, das ein mit dem Tisch verbundenes Unterwerkzeug und ein mit dem Stößel gekoppeltes Oberwerkzeug aufweist, wobei ein Werkstück zwischen das Unterwerkzeug und das Oberwerkzeug einlegbar ist, um an dem Werkstück eine Press- oder eine Stanzbearbeitung durchzuführen, und mit einer Schnittschlagkompensationseinrichtung der oben bezeichneten Art. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Dämpfen eines Schnittschlages in einer solchen Presseneinrichtung.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere das Herstellen von Stanzteilen aus Blechen. Die hierzu verwendeten Pressen können entweder einen hydraulisch angetriebenen Stößel aufweisen. In vielen Fällen ist der Stößel mittels eines Exzenter-Antriebes angetrieben. Der Stößel ist dabei über eine Pleuelanordnung mit einer Exzenterwelle gekoppelt, die bspw. von einem elektrischen Motor angetrieben sein kann. Die Exzenterwelle kann mit Drehzahlen angetrieben werden, die größer sind als bspw. 90 U/min, so dass bei einem unter dem Stößel durchlaufenden Werkstückband ein oder mehrere Werkstücke gleichzeitig mit einer Frequenz von 1,5 Hz oder mehr hergestellt werden können.
Bei dem Stanzprozess dringt das Oberwerkzeug in das Werkstück ein und stanzt ein herzustellendes Bauteil aus dem Werkstück aus. Bis zu einer gewissen Eindringtiefe, die bspw. in einem Bereich von einem Drittel der axialen Werkstückdicke liegen kann, erfolgt eine schneidende Bearbeitung. Ab diesem Zeitpunkt wird der verbleibende Teil des Werkstückes abgeschert, so dass sich in einem oberen Teil des hergestellten Bauteiles eine relativ saubere Schneidkante ergibt, wohingegen sich in einem größere unteren Abschnitt eine relativ grobe Bruchkante ergibt.
Während der ersten Stanzphase verspannt sich die Presseneinrichtung elastisch aufgrund der hohen Widerstandskraft des Werkstückes. Mit Erreichen der zweiten Stanzphase lässt die Widerstandskraft des Werkstückes nach und die elastische Verformung der Presseneinrichtung entspannt sich schlagartig wieder, was zu dem sog. Schnittschlag führt. Die Verspannung der Presseneinrichtung kann bspw. eine Durchbiegung der Exzenterwelle sein, eine Verformung des Gestells der Presseneinrichtung, eine elastische Verformung von speziell zu diesem Zweck vorgesehenen Koppeleinrichtungen, etc.
Wie es aus dem Dokument DE 41 35 014 A1 bekannt geworden ist, kann ein derartiger Schnittschlag nachteilig sein hinsichtlich der Geräuschentwicklung, der Standzeit der Presseneinrichtung und hinsichtlich der Schnittqualität.
In diesem Dokument wird ferner ausgeführt, dass es bekannt sei, den Schnittschlag mittels eines Schnittschlagdämpfers zu dämpfen, der teleskopisch einfedern kann. Ein derartiger Schnittschlagdämpfer soll jedoch selbst eine erhebliche Geräuschbelastung verursachen. Zur Verringerung einer solchen Geräuschbelastung wird vorgeschlagen, einen Luftkanal vorzusehen, dessen erstes Ende durch die Aufschlagfläche und dessen zweites Ende in das Freie austritt. Der Schnittschlagdämpfer kann dabei eine Dämpferhülse und einen Dämpferstößel beinhalten, die relativ zueinander verschieblich sind, wobei dazwischen eine Tellerfeder angeordnet ist. Der Dämpferstößel weist dabei eine axiale Durchbrechung zur Herstellung des Luftkanales auf.
Ferner ist es bekannt, zur Schnittschlagdämpfung eine hydraulische Dämpfungsanordnung vorzusehen, bei der bspw. in Abhängigkeit von Stößelweg ein gesteuerter Abbau eines Gegendruckes auslösbar ist ( DE 78 09 007 U1 ).
Weitere derartige bekannte Presseneinrichtungen mit hydraulischer Schnittschlagdämpfung sind bekannt aus den Dokumenten DE 102 52 625 B4 , DE-OS 29 22 766 , DE 41 21 142 A1 .
Aus dem Dokument DE 10 2005 045 454 B4 ist es bekannt, für die Pressenbewegung einen festen Anschlag vorzusehen.
Schließlich ist es aus dem Dokument DE-OS 2 213 761 bekannt, eine Werkzeugträgerplatte federnd über ein Lamellenpaket aus Papier oder Lederscheiben an einem Stößel aufzuhängen.
Eine Presseneinrichtung der gattungsgemäßen Art ist bspw. bekannt aus dem Dokument EP 1 582 336 A1 .
Es ist vor dem obigen Hintergrund eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Schnittschlagkompensationseinrichtung, eine verbesserte Presseneinrichtung sowie ein verbessertes Verfahren zum Dämpfen eines Schnittschlages in einer Presseneinrichtung anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch eine Schnittschlagkompensationseinrichtung der oben bezeichneten Art gelöst, wobei das Gehäuse gegenüber einer Umgebung luftdicht abgedichtet ist.
Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch eine Presseneinrichtung der eingangs genannten Art, wobei eine Schnittschlagkompensationseinrichtung der erfindungsgemäßen Art verwendet wird.
Schließlich wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Dämpfen eines Schnittschlages in einer Presseneinrichtung, insbesondere in einer Presseneinrichtung der erfindungsgemäßen Art, mit den Schritten, einen Stößel der Presseneinrichtung anzutreiben, und zwar in Richtung eines unteren Totpunktes, um an einem Werkstück eine Bearbeitung durchzuführen, wobei ein Schnittschlag, der bei der Bearbeitung auftritt, mittels einer Schnittschlagkompensationseinrichtung der erfindungsgemäßen Art gedämpft wird.
Durch die Maßnahme, das Gehäuse als luftdicht abgedichtetes Gehäuse auszuführen, ist es möglich, die Federanordnung besser gegenüber Beeinflussungen von außen zu schützen. Ferner kann ggf. das Gehäuse dazu verwendet werden, um weitere Funktionen in die Schnittschlagkompensationseinrichtung zu integrieren.
Die erste Kolbenposition ist vorzugsweise eine Anschlagposition, bei der die Federanordnung maximal entspannt ist. Die zweite Kolbenposition ist vorzugsweise eine Position, in der die Federanordnung maximal gespannt ist.
Das zweite Pressenteil kann dabei auf dem zweiten Kolbenabschnitt so wirken, dass der Kolben aus der ersten Kolbenposition in Richtung der zweiten Kolbenposition gedrückt wird, beispielsweise jedoch nicht bis hin in die zweite Kolbenposition sondern allenfalls bis kurz davor. Die zweite Kolbenposition ist vorzugsweise eine Position, bei der die Federanordnung vollständig oder nahezu vollständig zusammengedrückt ist.
Mittels der Schnittschlagkompensationseinrichtung kann Schnittschlagenergie aufgenommen werden, und zwar in Form einer elastischen Verformung der Federanordnung. Hierdurch kann die Geschwindigkeit des zweiten Pressenteils verringert werden. Folglich kann ggf. die Schnittphase gegenüber der Bruchphase verlängert werden. Die zwischengespeicherte Energie kann bei der Rückwärtsbewegung des zweiten Pressenteils ausgehend von dem unteren Totpunkt zurück hin zu einem oberen Totpunkt wieder an die Presseneinrichtung abgegeben werden. Hierdurch kann ggf. der Wirkungsgrad verbessert werden, so dass Antriebsenergie eingespart werden kann.
Die Federanordnung kann insbesondere ein Federpaket aus einer Mehrzahl von Einzelfedern sein, die insbesondere in Wirkrichtung seriell und/oder parallel gekoppelt sind.
Die Schnittschlagkompensationseinrichtung ist folglich dazu ausgelegt, im Moment der Schnittentlastung einer Beschleunigung des zweiten Pressenteils, insbesondere in Form eines Stößels, entgegenzuwirken. Hierdurch können die mechanischen Belastungen für die Presseneinrichtung und deren Werkzeug verringert werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn stark schnittschlaganfällige Stanzartikel hergestellt werden, wie z.B. Unterlegscheiben oder andere flache Teile, die häufig aus hochfesten Werkstoffen hergestellt werden müssen. Die bei der Werkstückbearbeitung ggf. entstehenden Schnittflächen können hinsichtlich der Qualität verbessert werden. Insbesondere kann ein sog. Glattschnittanteil vorzugsweise erhöht werden.
Zudem kann die akustische Belastung im Umfeld der Presseneinrichtung verringert werden. Hierdurch ist es möglich, dass Personal ggf. keinen Gehörschutz tragen muss. Da im Gegensatz zu anderen Lösungen die Schnittschlagenergie nicht in Wärme umgesetzt wird, sondern in eine Spannung der mechanischen Federanordnung, zumindest teilweise, kann die Schnittschlagkompensationseinrichtung mit einer hohen Lebensdauer ausgeführt werden.
Die Dimensionierung der Schnittschlagkompensationseinrichtung hängt vom Anwendungsfall ab. In einer Presseneinrichtung können eine oder mehrere Schnittschlagkompensationseinrichtungen verwendet werden. Die mechanische Federanordnung kann in Abhängigkeit bspw. von Gewicht bzw. Masse des zweiten Pressenteils angepasst werden. Erzeugbare Federkennlinien können durch Kombination von Federn progressiv, degressiv, linear oder aus mehreren derartigen Abschnitten zusammengesetzt ausgeführt werden. Die mechanische Federeinrichtung kann im Bedarfsfall über Verschleißringe an dem ersten Kolbenabschnitt und/oder an dem Gehäuse angreifen. Die Verschleißringe können dabei eine Kontaktfläche zu der Federanordnung verringern und können aus einem Material hergestellt sein, das härter ist als das Material des Gehäuses und/oder des Kolbenabschnittes. Durch die Verschleißringe kann der Reibungswiderstand bei einer Verformung der mechanischen Federanordnung verringert werden.
Generell ist es auch denkbar, die Energiekosten zu verringern, die zum Betrieb der Presseneinrichtung erforderlich sind.
Wie erwähnt, kann die Schnittschlagkompensationseinrichtung durch eine elastische Verformung der Federanordnung Energie aufnehmen. Im Falle von Servopressen kann dies beispielsweise auch folgendermaßen genutzt werden. Bei einer Servopresse ist es denkbar, dass die Relativgeschwindigkeit zwischen Stößel und Tisch veränderlich ist, so dass beispielsweise zum Zeitpunkt eines Stanz-Umformvorganges eine niedrigere Relativgeschwindigkeit eingestellt wird, wohingegen bei der Rückbewegung häufig eine schnellere Relativbewegung gewünscht ist, um die Bearbeitungsgeschwindigkeit der Servopresse insgesamt zu beschleunigen. Bei einem Verringern der Geschwindigkeit des Stößels bei einer Abwärtsbewegung auf den Tisch zu kann die Schnittschlagkompensationseinrichtung dabei einen Teil der Energie aufnehmen, die dann bei einer Beschleunigung in der entgegengesetzten Aufwärtsbewegung wieder an den Stößel abgegeben wird. Dieser Effekt kann dazu genutzt werden, um bei einer Servopresse die Stößelfrequenz zu erhöhen. Ferner kann hierdurch erreicht werden, dass in sogenannten Kompensationsmodulen in Servopressen weniger Energie zu speichern ist, da ein Teil der Energie in der Schnittschlagkompensationseinrichtung gespeichert werden kann.
Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, ist in dem Gehäuse ein Schmier- und/oder Kühlfluid aufgenommen.
Das Schmier- und/oder Kühlfluid, im Folgenden kurz mit Fluid bezeichnet, ist vorzugsweise eine Flüssigkeit, insbesondere ein Öl, bspw. ein Bohröl oder dergleichen.
Das Innere des Gehäuses bildet hierbei ein Gehäusevolumen, das durch den Innenraum des Gehäuses und die darin befindlichen Komponenten (Federanordnung bzw. erster Kolbenabschnitt) definiert ist. Dieses freie Gehäusevolumen wird vorzugsweise zu 50 % bis 95 % mit dem Fluid gefüllt, insbesondere zu 60 % bis 90 %, vorzugsweise etwa zu 70 % bis 85 %. Der sich aus dem Gehäuse heraus erstreckende zweite Kolbenabschnitt kann über einen Balgen gegenüber der Umgebung abgedichtet sein, um das Eindringen von Schmutz in das Gehäuse und/oder das Austreten von Fluid aus dem Gehäuse zu verhindern bzw. zu lindern.
Das Fluid in dem Gehäuse kann die bei einer Kompression der Federanordnung auftretende Reibung verringern. Zudem kann die bei der Reibung während des Komprimierens der Federanordnung auftretende Wärme von dem Fluid aufgenommen werden. Die Temperatur des Fluides innerhalb des Gehäuses liegt dabei vorzugsweise unterhalb von 120 °C, besonders bevorzugt ist die Temperatur ≤ 100 °C.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Schnittschlagkompensationseinrichtung eine Kühleinrichtung zum Kühlen des Schmier- und/oder Kühlfluides, das in dem Gehäuse aufgenommen ist.
Die Kühleinrichtung kann durch passive Bauelemente gebildet sein, insbesondere durch Kühlrippen am Außenumfang des Gehäuses. Die bei der Bearbeitung des Werkstückes auftretende Relativbewegung der Pressenteile führt zu einer Luftbewegung, die dazu beitragen kann, in die Kühlrippen geleitete Wärme des Fluides aufzunehmen.
Das Gehäuse besteht zu diesem Zweck vorzugsweise zumindest abschnittsweise aus einem wärmeleitenden Material, insbesondere aus einem Metallmaterial. Insbesondere sind Kühlrippen dabei ebenfalls aus einem Metallmaterial ausgebildet, vorzugsweise einstückig mit dem Gehäuse.
Alternativ ist es möglich, dass die Kühleinrichtung eine aktive Kühlung des Fluides beinhaltet, bspw. durch einen externen Fluidkühler, der Fluid aus dem Gehäuse entnimmt, kühlt und das abgekühlte Fluid wieder dem Gehäuse zuführt. Der externe Kühler kann ebenfalls eine passive Kühleinrichtung beinhalten, beinhaltet jedoch vorzugsweise einen Wärmetauscher, bei dem die Wärme des erwärmten Fluides aus dem Gehäuse an ein Kühlmittel abgegeben wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, ist die Federanordnung in der ersten Kolbenposition zwischen dem ersten Kolbenabschnitt und dem Gehäuse mit Vorspannung eingebaut.
Bei dieser Ausführung kann, bezogen auf den betrieblichen Hub der Federanordnung, eine größere Energie in der Federanordnung aufgenommen werden.
Die Vorspannung ist dabei vorzugsweise so gewählt, dass die Federanordnung um ein Hundertstel bis zu einem Drittel des maximalen Hubes der Federanordnung ausgelenkt ist, insbesondere um ein Zwanzigstel bis ein Viertel, vorzugsweise um ein Zehntel bis ein Fünftel des maximalen Hubes der Federanordnung.
Die erste Kolbenposition entspricht dabei vorzugsweise jener Grundposition, in der der Kolben nicht von dem zweiten Pressenteil beaufschlagt ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Schnittschlagkompensationseinrichtung eine Axiallängeneinstelleinrichtung zur Einstellung einer axialen Baulänge der Schnittschlagkompensationseinrichtung.
Durch diese Maßnahme ist es möglich, die Schnittschlagkompensationseinrichtung an den jeweiligen Anwendungsfall anpassen zu können.
Die Axiallängeneinstelleinrichtung kann durch externe Mittel gebildet sein, die in die Presseneinrichtung integriert sind, bspw. durch einen Hydraulikzylinder, auf dem die Schnittschlagkompensationseinrichtung aufgesetzt wird, wobei die Axiallängeneinstellung durch Betätigung des Hydraulikzylinders erfolgt. Derartige Hydraulikzylinder können für jede Schnittschlagkompensationseinrichtung vorgesehen sein. Die Zylinderräume dieser Hydraulikzylinder können zur Höhenanpassung miteinander gekoppelt sein.
Generell ist es bevorzugt, wenn die Axiallängeneinstelleinrichtung eine Mehrzahl von unterschiedlichen Adapterstücken und/oder Unterlegscheiben aufweist, die wahlweise mit dem zweiten Kolbenabschnitt verbindbar sind und die vorzugsweise jeweils eine unterschiedliche Axiallänge aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Axiallängeneinstelleinrichtung eine Einstellmutter aufweisen, die mit einem Gewindeabschnitt des zweiten Kolbenabschnittes in Eingriff tritt, um auf diese Weise die gesamte Axiallänge der Schnittschlagkompensationseinrichtung einstellen zu können. Anstelle einer Einstellmutter kann auch eine Gewindespindel vorgesehen werden oder dergleichen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die in dem Gehäuse angeordnete Federanordnung eine Mehrzahl von einzelnen Tellerfedern und/oder von Blattfedern auf, die zur Einstellung einer Federkennlinie seriell und/oder parallel angeordnet sind.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gehäuse dazu ausgelegt, eine erste Anzahl von Tellerfedern zwischen einem Schulterabschnitt bzw. einer Ringschulter des zweiten Kolbenabschnittes und dem Gehäuse anzuordnen. In manchen Fällen kann zwischen dem Ringabschnitt und dem Federpaket ein Distanzring vorgesehen werden. Hierdurch kann die axiale Länge des Distanzringes in Abhängigkeit von der Anzahl der Tellerfedern des Tellerfederpaketes eingestellt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest zwischen zwei einzelnen Tellerfedern oder Blattfedern eine Wälzkörperanordnung mit Wälzkörpern angeordnet.
Hierdurch kann die relative Reibung zwischen den Tellerfedern bzw. Blattfedern bei ihrer elastischen Deformation verringert werden. Eine Gleitreibung wird in eine Wälzreibung umgewandelt, um auf diese Weise die Wärmeentwicklung bei der Kompression des Federpaketes zu verringern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine eigene Erfindung darstellt, ist in das Gehäuse eine hydraulische Dämpfungseinrichtung integriert.
Generell ist es möglich, die erfindungsgemäße Schnittschlagkompensationseinrichtung mit separaten Schnittschlagdämpfungseinrichtungen zu kombinieren, die insbesondere hydraulisch realisiert sein können, wie es im eingangs genannten Stand der Technik beispielhaft beschrieben ist.
Von besonderem Vorzug ist es jedoch, wenn eine solche hydraulische Dämpfungseinrichtung in das Gehäuse der erfindungsgemäßen Schnittschlagkompensationseinrichtung integriert ist.
Auf diese Weise kann die Bewegung des Kolbens nicht nur mittels der Federanordnung abgebremst werden, sondern kann auch gedämpft werden. Hierdurch können vorzugsweise Schwingungen verringert werden.
Von besonderem Vorzug ist es dabei, wenn die hydraulische Dämpfungseinrichtung ein von dem Kolben beaufschlagbares Fluidvolumen aufweist, das mit einem Gehäusevolumen über eine Blende verbunden ist.
Das Fluidvolumen kann bspw. ein Volumen zwischen einer unteren Stirnfläche des Kolbens und einem Gehäuseabschnitt sein, in den der Kolben eintaucht, wenn die Federanordnung komprimiert wird. Das Gehäusevolumen ist dabei vorzugsweise das verbleibende Volumen innerhalb des Gehäuses. Durch die Verbindung über eine Blende kann die Bewegung des Kolbens in Kompressionsrichtung der Federanordnung gedämpft werden, da das im Wesentlichen inkompressible Hydraulikfluid nur mit einer durch die Blende bestimmten Geschwindigkeit aus dem Fluidvolumen entweichen kann, das von dem Kolben beaufschlagt wird.
Die Blende ist vorzugsweise eine einstellbare Blende. Ferner kann das Fluidvolumen vorzugsweise parallel über ein Rückschlagventil mit dem Gehäusevolumen verbunden werden, um bei einer Rückwärtsbewegung des Kolbens zu ermöglichen, dass der Raum zwischen dem Kolben und dem Gehäuse wieder mit Fluid aus dem Gehäusevolumen gefüllt wird. Ein Durchflussquerschnitt des Rückschlagventils ist vorzugsweise größer als ein Durchflussquerschnitt der Blende.
Bei der erfindungsgemäßen Presseneinrichtung ist es bevorzugt, wenn die Presseneinrichtung zum Stanzen von Blechwerkstücken mit einer axialen Blechdicke ausgebildet ist, wobei die Schnittschlagkompensationseinrichtung so eingebaut ist, dass der Kolben bei einer Relativbewegung von Tisch und Stößel berührt wird, wenn das Blechwerkstück zu einem Anteil durchstanzt worden ist, der in einem Bereich von einem Viertel bis zu einer Hälfte der axialen Blechdicke liegt.
Vorzugsweise liegt der Anteil in einem Bereich von 0,30 bis 0,36 der axialen Blechdicke.
Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die Schnittschlagkompensationseinrichtung dann zur Wirkung kommt, wenn die Schnittphase während des Stanzvorganges beendet ist und gewöhnlich die Bruchphase einsetzt. Da nach der Schnittphase und mit Beginn der Bruchphase die oben beschriebene Entspannung der elastischen Verformung der Presseneinrichtung stattfindet und folglich eine Beschleunigung des Stößels in Richtung hin zu dem Tisch stattfindet, wirkt die Schnittschlagkompensationseinrichtung genau für jenen Bereich, ab dem der Schnittschlag auftreten kann, und insbesondere nicht vorher. Folglich wird die Schnittphase nicht negativ beeinflusst. Ferner kann die Bruchphase derart günstig beeinflusst werden, dass sie zu einer Art Schnittphase wird, da das Stanzen des Werkstückes während dieser Phase aufgrund der verringerten Geschwindigkeit des Stößels nicht nur rein scherend erfolgt. Folglich kann die Schnittkante an dem hergestellten Bauteil hinsichtlich der Optik ggf. vorteilhaft beeinflusst werden.
Generell ist es denkbar, dass eine oder mehrere Schnittschlagkompensationseinrichtungen in eine Presseneinrichtung eingebaut werden, die bereits mit einem Press- oder Stanzwerkzeug gerüstet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist jedoch eine Schnittschlagkompensationseinrichtung oder eine Mehrzahl solcher Schnittschlagkompensationseinrichtungen bereits in das Press- oder Stanzwerkzeug integriert.
Auf diese Weise kann eine Anpassung der axialen Länge der Schnittschlagkompensationseinrichtung einmalig bei Herstellung des Werkzeuges erfolgen. Folglich können die Rüstzeiten verringert werden. Zudem kann eine optimale Anpassung an das Werkzeug erfolgen.
Bei dieser Ausführungsform ist vorzugsweise jedem Press- oder Stanzwerkzeug eine oder mehrere Schnittschlagkompensationseinrichtungen zugeordnet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beinhaltet die Presseneinrichtung wenigstens zwei Schnittschlagkompensationseinrichtungen, in deren Gehäuse jeweils ein Fluidvolumen aufgenommen ist, wobei die Fluidvolumina der Gehäuse über eine Verbindungsleitung miteinander kommunizieren können.
Auf diese Weise kann eine gleichmäßige Belastung der Schnittschlagkompensationseinrichtungen realisiert werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Stößel eine quer zu der Antriebsrichtung ausgerichtete Stößelfläche auf, wobei bei der Press- oder Stanzbearbeitung eine Kraftverteilung über die Stößelfläche einen ersten Kraftbereich und einen zweiten Kraftbereich aufweist, in denen unterschiedliche Kräfte wirken, wobei eine Anzahl von dem ersten Kraftbereich zugeordneten Schnittschlagkompensationseinrichtungen größer ist als eine Anzahl von dem zweiten Kraftbereich zugeordneten Schnittschlagkompensationseinrichtungen.
Die Verteilung von Schnittschlagkompensationseinrichtungen quer zu der Stößelfläche kann dazu genutzt werden, um bei Stanz- und Pressvorrichtungen eine unsymmetrische Kraftverteilung auszugleichen. Die Werkzeuge können Stanz- oder Biege-Werkzeuge sein, Transferwerkzeuge, etc. Insbesondere kann man eine oder mehrere Schnittschlagkompensationseinrichtungen auf einer Seite unter dem Stößel platzieren, wo die Kraft geringer ist. Hierdurch kann die Presseneinrichtung geschont werden, da ein Kraftangriffspunkt nun günstiger liegt als ohne die Verwendung von Schnittschlagkompensationseinrichtungen. In gleicher Weise kann in dieser Ausführungsform ein in der Presseneinrichtung verwendetes Werkzeug geschont werden.
Die erfindungsgemäße Schnittschlagkompensationseinrichtung ist sowohl bei mechanisch mittels einer Exzenterwelle angetriebenen Presseneinrichtungen verwendbar, jedoch auch bei hydraulischen Presseneinrichtungen. Im betrieblichen Alltag kann an einer Exzenter- oder an einer Servopresse die Verwendung der Schnittschlagkompensationseinrichtung wie folgt realisiert werden. Nachdem ein Pressenbediener das Werkzeug gerüstet und die Presse für die Fertigung eingerichtet hat, kann er die Schnittschlagkompensationseinrichtungen zwischen Tisch und Stößel auf einem jeweiligen hydraulischen Zylinder in Position anordnen, wenn die Presse oder das Werkzeug nicht schon standardmäßig mit solchen Schnittschlagkompensationseinrichtungen ausgestattet ist. Die hydraulischen Zylinder können dann mit einem Hydraulikaggregat verbunden werden, um die Kompensationseinrichtungen axial zu verfahren, bis eine oberste Kontaktfläche des Kolbens sich kurz vor dem unteren Totpunkt des Stößels befindet, wobei der Abstand vorzugsweise, wie oben beschrieben, einem gewissen Anteil der Blechwerkstückdicke entspricht.
Anschließend kann der Fertigungsvorgang im Automatikbetrieb gestartet werden. Durch Auslösen der Hydraulik der Hubzylinder unter den Schnittschlagkompensationseinrichtungen können sich die Schnittschlagkompensationseinrichtungen in die gewünschte und berechnete Stellung anheben. Die richtige Höhe der Kompensatoren relativ zum unteren Totpunkt des Stößels kann dann vorzugsweise so eingestellt werden, dass die Schallemissionen ein Minimum erreichen. Ab diesem Zeitpunkt kann die Maschine schonend und geräuscharm produzieren, da Energie des Schnittschlages in Federenergie umgewandelt wird, die anschließend wieder an die Maschine abgegeben wird und folglich nicht in Schallenergie und andere nachteilige Energieformen verloren geht. Folglich können ggf. auch die Energiekosten verringert werden, die zum Betrieb der Maschine benötigt werden.
Zum Einstellen der Federkennlinie der Federanordnung können einzelne Federelemente beliebig in Reihe oder parallel geschaltet werden. Ferner kann eine Kombination unterschiedlicher Federarten erfolgen. Ferner können die Federn ggf. vorgespannt werden, ggf. können die Federn auch über Hebelmechanismen oder Ähnliches in Wirkung gebracht werden.
Die Federanordnung kann gebildet sein durch Tellerfedern, durch Blattfedern, durch Spiralfedern, durch Gasdruckfedern, etc.
Sofern eine Kombination einer Schnittschlagkompensationseinrichtung mit einer hydraulischen Dämpfungseinrichtung erfolgt, so kann die hydraulische Dämpfungseinrichtung dazu ausgebildet sein, einen Anteil der Schnittschlagenergie in Wärme umzuwandeln.
Wie erwähnt, kann eine Schnittschlagkompensationseinrichtung fest in eine Presseneinrichtung integriert sein und Bestandteil dieser Presse sein. Die Schnittschlagkompensationseinrichtung kann jedoch auch in Pressen nachgerüstet werden. Ferner kann die Schnittschlagkompensationseinrichtung in ein Werkzeug integriert sein.
Die Schnittschlagkompensationseinrichtung kann als Stößel-Gegenhalter genutzt werden, wie beim sog. Feinstanzen, um einen Glattschnittanteil zu erhöhen bzw. im idealen Fall auf 100 % zu bringen.
Die Schnittschlagkompensationseinrichtung ist vorzugsweise eine vorgefertigte Einheit, die anschließend durch diverse Anpassungsmöglichkeiten an eine bestimmte Anwendung angepasst werden kann.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Presseneinrichtung mit einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schnittschlagkompensationseinrichtung;
2 eine schematische Detailansicht einer Presseneinrichtung, wobei ein Oberwerkzeug oder ein Stößel gerade den Kolben einer Schnittschlagkompensationseinrichtung berührt;
3 eine der 2 vergleichbare Ansicht, wobei das Oberwerkzeug den unteren Totpunkt erreicht hat und eine Federanordnung der Schnittschlagkompensationseinrichtung entsprechend komprimiert ist;
4 eine schematische Teilschnittansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schnittschlagkompensationseinrichtung;
5 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schnittschlagkompensationseinrichtung;
6 eine Längsschnittansicht durch die Schnittschlagkompensationseinrichtung der 5;
7 eine Draufsicht auf einen Gehäuseboden der Schnittschlagkompensationseinrichtung der 5 und 6;
8 eine Schnittansicht entlang der Linie VIII-VIII der 7;
9 eine Draufsicht auf einen Gehäusedeckel der Schnittschlagkompensationseinrichtung der 5 und 6;
10 eine Längsschnittansicht durch den Gehäusedeckel der 9;
11 eine Längsschnittansicht von zwei fluidisch miteinander gekoppelten Schnittschlagkompensationseinrichtungen;
12 eine schematische Längsschnittansicht durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schnittschlagkompensationseinrichtung;
13 eine der 4 vergleichbare weitere Darstellung einer erfindungsgemäßen Schnittschlagkompensationseinrichtung;
14 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Presseneinrichtung; und
15 eine Querschnittsansicht durch die Presseneinrichtung der 14.

In 1 ist eine Presseneinrichtung schematisch dargestellt und generell mit 10 bezeichnet. Die Presseneinrichtung 10, die auch als Presse bezeichnet werden kann, dient vorliegend zum Durchführen von Stanzbearbeitungen an Werkstücken. Die Presse kann jedoch auch zum Durchführen von Pressbearbeitungen an Werkstücken oder für andere vergleichbare Bearbeitungsvorgänge eingesetzt werden.
Die Presse 10 weist ein Gestell 12 auf. Das Gestell 12 beinhaltet ein Unterteil 14, das bspw. mit einem Fundament verbindbar ist und auch als Tisch bezeichnet wird oder auf seiner Oberseite ein Element tragen kann, das einen Tisch bildet.
Das Gestell 12 weist ferner ein Oberteil 16 auf, das mit dem Unterteil 14 über Säulen 18 verbunden ist. An dem Oberteil 16 ist ein Stößel 20 vertikal verschieblich gelagert. Der Stößel 20 ist mittels eines Antriebes 22 relativ zu dem Unterteil 14 antreibbar.
Der Antrieb 22 weist vorliegend eine Exzenterwelle 24 auf, die im Wesentlichen horizontal ausgerichtet ist und die in an sich bekannter Weise mittels eines elektrischen Motors oder einer anderen Art von Drehantrieb antreibbar ist. Die Exzenterwelle 24 ist über wenigstens ein Pleuel 26 mit einem Schlitten 28 verbunden, der in Bezug auf das Oberteil 16 vertikal verschieblich gelagert ist. Der Schlitten 28 ist über eine schematisch angedeutete Koppeleinrichtung 30 mit dem Stößel 20 verbunden. Die Koppeleinrichtung 30 kann bspw. eine Überlastsicherung beinhalten, Einstellelemente zum Einstellen eines oberen Totpunktes und/oder eines unteren Totpunktes des Stößels 20, etc.
In die Presseneinrichtung 10 sind unterschiedliche Werkzeuge einsetzbar. Vorliegend ist in schematischer Form ein Stanzwerkzeug 34 gezeigt. Das Stanzwerkzeug 34 beinhaltet ein Unterwerkzeug 36, das fest mit dem Unterteil 14 verbunden wird. Ferner weist das Stanzwerkzeug 34 ein Oberwerkzeug 38 auf, das fest mit dem Stößel 20 verbunden wird.
Zum Durchführen eines Stanzprozesses kann zwischen das Unterwerkzeug 36 und das Oberwerkzeug 38 ein Werkstück 40 eingelegt werden, wie es in 1 schematisch dargestellt ist. In dem Unterwerkzeug 36 ist eine Unterwerkzeugöffnung 42 vorgesehen, deren Querschnitt an den Querschnitt des Oberwerkzeuges 38 angepasst ist.
Beim Durchführen des Stanzprozesses gelangt das Oberwerkzeug 38 in Anlage an eine Oberseite des Werkstückes 40 und dringt zunächst schneidend in das Werkstück 40 ein. Hierbei bietet das Werkstück 40 eine hohe Widerstandskraft, so dass sich die Presseneinrichtung 10 insgesamt verspannt. Dies ist in 1 schematisch durch ein Verformungsfedersystem 48 dargestellt. Die elastische Verformung kann eine Verformung zwischen Unterteil 14 und Oberteil 16 sein, kann jedoch auch eine Verformung der Exzenterwelle 24 beinhalten, eine Verformung der Koppeleinrichtung 30, etc.
Wenn das Oberwerkzeug 38 um ein bestimmtes Maß in das Werkstück 40 eingedrungen ist, wird der restliche Teil abgeschert und aus dem Werkstück 40 wird ein Stanzteil 44 nach unten herausgedrückt. Das fertiggestellte Bauteil kann entweder das auf dem Unterteil 14 verbleibende Werkstück 40 sein, oder aber der Stanzbutzen 44 selber.
Das Oberwerkzeug 38 wird dabei mit seiner Unterseite maximal bis zu einer Oberseite des Unterwerkzeuges 36 bewegt. Dies stellt den unteren Totpunkt für den Stößel 20 dar. Anschließend wird der Stößel 20 wieder nach oben angehoben, und zwar mittels des Exzenter-Antrieb 22, so dass anschließend ein weiteres Werkstück 40 eingelegt werden kann. Das Werkstück 40 kann jedoch auch ein Bandmaterial sein, das taktweise durch das Stanzwerkzeug 34 hindurchgeführt wird.
Bei dem Übergang von dem Schneiden des Werkstückes 40 (Schneidphase) hin zu dem Abscheren (Bruchphase) lässt der Widerstand des Werkstückes 40 schlagartig nach, wodurch sich die in dem Verformungsfedersystem 48 gespeicherte Energie schlagartig wieder entlädt. Dies wird auch als Schnittschlag bezeichnet.
Zur Verringerung bzw. Kompensation dieses Schnittschlages beinhaltet die Presse 10 wenigstens eine Schnittschlagkompensationseinrichtung 50.
Die Schnittschlagkompensationseinrichtung 50 weist ein Gehäuse 52 auf, das mit dem Unterteil 14 (rechte Seite in 1) oder mit dem Unterwerkzeug 36 (linke Seite in 1) fest verbunden wird. Ferner weist die Schnittschlagkompensationseinrichtung 50 einen axial bzw. vertikal relativ zu dem Gehäuse 52 bewegbare Kolben 54 auf. Der Kolben 54 ist mit dem Gehäuse 52 über eine Federanordnung 56 gekoppelt.
Die Schnittschlagkompensationseinrichtung 50 ist so in die Presse 10 eingebaut, dass dann, wenn der Kolben 54 bei einer Relativbewegung von Tisch 14 und Stößel 20 berührt wird, das Werkstück 40 zu einem Anteil 60 durchstanzt worden ist, der in einem Bereich von einem Viertel bis zu einer Hälfte einer axialen Blechdicke 58 liegt.
In 1 ist dies schematisch dadurch angedeutet, dass das Oberwerkzeug 38 auf der Oberseite des Werkstückes 40 aufliegt und zu diesem Zeitpunkt noch ein Abstand 60 zwischen einer Unterseite des Stößels 20 und einer Oberseite des Kolbens 54 vorhanden ist. Der Abstand 60 entspricht der Eindringtiefe des Oberwerkzeuges 38 in das Werkstück 40, bei der der Stößel 20 den Kolben 54 berührt.
Das Verhältnis von 60/58 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,30 bis 0,36 und liegt vorzugsweise bei 1/3.
Dadurch, dass der Stößel 20 die Schnittschlagkompensationseinrichtung 50 vorzugsweise dann kontaktiert, wenn die Schneidphase beendet ist und die im Stand der Technik übliche Bruchphase eingeleitet wird, bei der der Schnittschlag ausgelöst wird, kann der Schnittschlag kompensiert werden. Die Kompensation erfolgt dadurch, dass die Energie, die sich im Stand der Technik während des Schnittschlages ungehindert entlädt, insbesondere durch eine Beschleunigung des Stößels 20 auf das Unterteil 14 zu, in der Federanordnung 56 zumindest teilweise aufgenommen bzw. zwischengespeichert wird. Nach Erreichen des unteren Totpunktes und der Umkehr der Bewegung des Stößels 20 wird die in der Federanordnung 56 gespeicherte Energie an den Stößel abgegeben, so dass dessen Bewegung in Richtung hin zum oberen Totpunkt unterstützt wird, so dass der Antrieb 22 weniger Energie zu diesem Zweck benötigt.
Vorliegend ist die Schnittschlagkompensationseinrichtung 50 so dargestellt, dass das Gehäuse 52 durch ein einfaches Element dargestellt ist, das mit dem Unterteil 14 verbunden ist, und der Kolben 54 ist als ein einfaches Element dargestellt, das mit dem Gehäuse 52 über die Federanordnung 56 verbunden ist.
Bevorzugt ist es jedoch, wenn der Kolben 54 einen ersten Kolbenabschnitt aufweist, der innerhalb des Gehäuses 52 axial zwischen einer ersten Kolbenposition und einer zweiten Kolbenposition bewegbar ist, und einen zweiten, sich aus dem Gehäuse heraus erstreckenden Kolbenabschnitt aufweist, auf den der Stößel 20 wirken kann. Die mechanische Federanordnung 56 ist vorzugsweise innerhalb des Gehäuses angeordnet.
Wie es in 1 dargestellt ist, kann die Schnittschlagkompensationseinrichtung 50 zwischen dem Unterteil 14 und dem Oberteil 16 angeordnet sein. In einer alternativen Ausführungsform, die in Fig. 1 bei 50' gezeichnet ist, kann die Schnittschlagkompensationseinrichtung jedoch auch in das Stanzwerkzeug 34 integriert sein.
In den 2 und 3 ist eine abgewandelte Ausführungsform einer Schnittschlagkompensationseinrichtung 50" dargestellt, die in ein Stanzwerkzeug 34 integriert ist. In 2 ist ein Zustand gezeigt, bei dem die Schnittphase beendet ist. Das Oberwerkzeug 38 ist um die Eindringtiefe 60 in das Werkstück 40 eingedrungen, die kleiner ist als die Hälfte der axialen Blechdicke 58. Ferner ist zu erkennen, dass in diesem Zustand ein Abstand 62 zwischen einer Unterseite des Oberwerkzeuges 38 und einer Oberseite des Kolbens 54" gleich Null ist.
In 2 ist zudem dargestellt, dass die Schnittschlagkompensationseinrichtung 50" ein Gehäuse 52" aufweist, innerhalb dessen die mechanische Federanordnung 56" angeordnet ist. Ferner weist der Kolben 54 einen ersten Kolbenabschnitt 54a auf, der innerhalb des Gehäuses 52" bewegbar ist, und zwar zwischen einer ersten Kolbenposition K1, die in 2 dargestellt ist, und einer zweiten Kolbenposition K2, die in 3 dargestellt ist. Der Kolben 54" beinhaltet ferner einen zweiten Kolbenabschnitt 54b, der sich aus dem Gehäuse heraus erstreckt und auf den das Oberwerkzeug 38 wirken kann.
Das Gehäuse 52 ist dabei gegenüber einer Umgebung luftdicht abgedichtet. Die mechanische Federanordnung 56" wird hierdurch zum Einen gegenüber Umgebungseinflüssen geschützt.
Zum Zweiten ist in das Gehäuse 52" ein Schmier- und/oder Kühlfluid 66 eingefüllt, das das Gehäusevolumen zu 50 % bis 95 % einnimmt. Mit anderen Worten verbleibt in dem Gehäuse 52" vorzugsweise auch ein Gas, wie Luft, wohingegen das Schmier- und/oder Kühlfluid 66 vorzugsweise als Flüssigkeit, insbesondere als Öl ausgebildet ist.
Volumenänderungen im Innenraum des Gehäuses 52" aufgrund von Bewegungen des Kolbens 54" können daher kompensiert werden, da das Gas in der Regel kompressibel ist.
Generell ist es jedoch auch denkbar, das Gehäuse 52" und den Kolben 54" so zu konstruieren, dass sich innerhalb des Gehäuses 52" keine Änderung des wirksamen Volumens des Kolbens 54" ergibt, wenn dieser zwischen der ersten Kolbenposition K1 und der zweiten Kolbenposition K2 bewegt wird.
Das Fluidniveau des Fluides 66 in dem Gehäuse 52" ist in 2 bei 68 dargestellt, um zu zeigen, dass das Fluid 66 das Gehäuse 52" nicht vollkommen ausfüllt.
In 3 ist die zweite Kolbenposition K2 dargestellt, bei der das Oberwerkzeug 38 das Werkstück 40 vollständig durchdrungen hat und dessen Unterseite etwa ausgerichtet ist mit einer Oberseite des Unterwerkzeuges 36. Die Federanordnung 56" ist innerhalb des Gehäuses 52" hierbei entsprechend komprimiert. Ausgehend von diesem Zustand, der in 3 gezeigt ist, wird die Bewegung des Oberwerkzeuges 38 umgekehrt. 3 zeigt im Wesentlichen den unteren Totpunkt bei dem Stanzprozess, bei dem das Oberwerkzeug 38 vorzugsweise etwas in das Unterwerkzeug 36 eintaucht.
In 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Schnittschlagkompensationseinrichtung 50'" dargestellt. Diese entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Schnittschlagkompensationseinrichtung 50" der 2 und 3. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugsziffern versehen. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
Der Kolben 54'" der Schnittschlagkompensationseinrichtung 50'" der 4 weist im Bereich des ersten Kolbenabschnittes 54a eine Ringschulter 70 auf. Ferner weist das Gehäuse 52" im Innenraum eine Führungsvertiefung 72 auf, innerhalb der ein freies Ende des ersten Kolbenabschnittes 54a verschieblich ist. Schließlich beinhaltet das Gehäuse 52'" eine Kolbendichtung 74, mittels der der Innenraum des Gehäuses 52" gegenüber der Umgebung abgedichtet ist.
Ferner ist in 4 dargestellt, dass die Schnittschlagkompensationseinrichtung 50'" eine Axiallängeneinstelleinrichtung 76 aufweist. Die Axiallängeneinstelleinrichtung 76 ist dazu ausgebildet, eine axiale Gesamtlänge 78 der Schnittschlagkompensationseinrichtung 50"' einzustellen. Zu diesem Zweck weist die Axiallängeneinstelleinrichtung 76 eine Einstellmutter 80 auf, die mit einem Außengewindeabschnitt des zweiten Kolbenabschnittes 54b in Eingriff steht, um auf diese Weise die effektive Gesamtlänge des Kolbens 54'" und damit der Schnittschlagkompensationseinrichtung 50'" zu verändern.
Der Gewindeeingriff zwischen der Einstellmutter 80 und dem zweiten Kolbenabschnitt 54b ist dabei vorzugsweise so zu realisieren, dass die bei dem Aufschlagen des Stößels 20 bzw. des Oberwerkzeuges 38 auf die Oberseite der Einstellmutter 80 auftretenden Kräfte aufgenommen werden können.
Das Gehäuse 52'" weist vorliegend einen Gehäuseboden 82 auf, in dem die Führungsvertiefung 72 ausgebildet ist. Ferner beinhaltet das Gehäuse 52'" einen Gehäusedeckel 84, durch den hindurch der Kolben 54'" geführt ist und an dem die Kolbendichtung 74 ausgebildet ist.
Der Gehäuseboden 82 und der Gehäusedeckel 84 sind über einen Gehäusemantel 86 miteinander verbunden, der bspw. als zylindrischer Gehäusemantel 86 ausgebildet sein kann.
4 zeigt ferner, dass die Federanordnung 56'" durch eine Mehrzahl von axial übereinander liegenden Tellerfedern 88 gebildet sein kann, die vorliegend zwischen dem Gehäuseboden 82 und der Ringschulter 70 des Kolbens 54'" wirken. Die Ringschulter 70 kann, obgleich dies in 4 nicht im Detail dargestellt ist, auch dazu dienen, einen Anschlag für die erste Kolbenposition zu bilden. Zu diesem Zweck kann zwischen einer Oberseite der Ringschulter 70 und einer Unterseite des Gehäusedeckels 84 ein Anschlagring um den ersten Kolbenabschnitt 54a herum angeordnet sein.
In den 5 bis 10 ist eine weitere Ausführungsform einer Schnittschlagkompensationseinrichtung 50^IV dargestellt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Schnittschlagkompensationseinrichtung 50'" entspricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen dargestellt. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
Wie es aus den 5 und 6 hervorgeht, sind der Gehäuseboden 82 und der Gehäusedeckel 84 axial über eine Mehrzahl von außen um den Gehäusemantel 86 herum angeordneten Verbindungsschrauben 92 miteinander verbunden.
Ferner ist in den 5 und 6 zu erkennen, dass eine Axiallängeneinstelleinrichtung 76^V durch ein Adapterstück 94 realisiert ist, das mittels einer Befestigungsschraube 96 an ein freies Ende des ersten Kolbenabschnittes 54a geschraubt ist. Um die Axiallänge einstellen zu können, ist eine Mehrzahl von Adapterstücken 94 unterschiedlicher axialer Länge vorgesehen. Alternativ können zwischen das Adapterstück 94 und das freie Ende des ersten Kolbenabschnittes 54a Unterlegscheiben unterschiedlicher axialer Dicke eingelegt werden, oder das Adapterstück 94 kann durch Kürzen (z.B. Abschleifen) angepasst werden.
Wie es in 6 dargestellt ist, ist umfänglich um die Führungsvertiefung 72 herum ein Führungsring 100 vorgesehen, der bspw. aus einem reibungsarmen Material hergestellt sein kann, insbesondere aus Kupfer.
Ferner ist in 6 zu erkennen, dass zwischen die Ringschulter 70 des ersten Kolbenabschnittes 54a und die Unterseite des Gehäusedeckels 84 eine Vorspannungsringscheibe 102 eingelegt ist, die in unterschiedlichen Varianten dafür sorgen kann, dass das Tellerfederpaket aus den Tellerfedern 88 geeignet vorgespannt wird.
Ferner ist in 6 zu sehen, dass zwischen der Ringschulter 70 und der Oberseite des Tellerfederpaketes ein Distanzring 104 angeordnet ist. Der Distanzring ermöglicht es, wie es nachstehend noch erläutert werden wird, dass anstelle des Distanzringes 104 ggf. ein weiteres Tellerfederpaket in das Gehäuse 52 eingebaut wird.
In den 7 und 8 ist der Gehäuseboden 82 dargestellt. Dieser ist gebildet durch eine bspw. rechteckige Platte 108, die auf der dem Innenraum des Gehäuses 52 zugewandten Seite eine Ringnut 110 aufweist, in die der Gehäusemantel 86 dichtend eingesetzt werden kann. Ferner sind in der Platte 108 eine Mehrzahl von Gewindebohrungen 112 ausgebildet, in die die Verbindungsschrauben 92 eingeschraubt werden können.
Ferner weist die Platte 108 eine Mehrzahl von axial durchgängigen Befestigungslöchern 114 auf, mittels derer die Platte 108 bspw. mit einem Unterwerkzeug 36 oder mit einem Unterteil 14 verschraubt werden kann.
In den 9 und 10 ist der Gehäusedeckel 84 der Schnittschlagkompensationseinrichtung 50^IV der 5 und 6 dargestellt. Der Gehäusedeckel ist als bspw. kreisrunde Platte 116 ausgebildet, die im Bereich ihres Außenumfanges eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 118 für die Verbindungsschrauben 92 aufweist. Ferner ist in einem radialen Bereich zwischen einer zentralen Kolbendurchgangsöffnung 122 und dem Außenumfang der Platte 116 eine Fluideinfüllöffnung 120 ausgebildet, über die Fluid in den Innenraum des Gehäuses 52 einfüllbar ist. Die Fluideinfüllöffnung 120 ist mittels eines Stopfens, einer Schraube oder dergleichen verschließbar.
In 11 ist eine weitere Ausführungsform einer Schnittschlagkompensationseinrichtung 50^V dargestellt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise der Schnittschlagkompensationseinrichtung 50^IV der 5 bis 10 entspricht. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
Im Innenraum des Gehäuses 52 sind ein erstes Tellerfederpaket aus Tellerfedern 88a und ein zweites Tellerfederpaket aus Tellerfedern 88b angeordnet. Die Tellerfederpakete aus den Tellerfedern 88a, 88b sind seriell bzw. in Reihe geschaltet zwischen der Ringschulter 70 und dem Gehäuseboden 82 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform ist kein Distanzring 104 vorgesehen; es kann jedoch auch ein Distanzring vorgesehen werden.
In 11 ist ferner angedeutet, dass zwischen einzelnen Tellerfedern Wälzkörper 126 angeordnet sein können, die eine Wälzkörperanordnung bilden. Die Wälzkörper 126 können in an sich bekannter Weise in einen Wälzkörperkäfig integriert sein. Die Wälzkörper können Kugeln oder Walzen sein.
Bei der Kompression der Federanordnung kann folglich die bei einem Tellerfederpaket normalerweise auftretende Gleitreibung in eine Wälzreibung bzw. Rollreibung umgesetzt werden. Hierdurch wird bei der Kompression vorzugsweise weniger Wärme erzeugt, so dass die Schnittschlagkompensationseinrichtung 50^V eine höhere Standzeit haben kann.
In 11 ist ferner angedeutet, dass die Innenräume der Schnittschlagkompensationseinrichtung 50^V und einer weiteren, in 11 schematisch angedeuteten Schnittschlagkompensationseinrichtung 50^Va über eine Verbindungsleitung 128 miteinander verbunden sein können.
In 12 ist eine weitere Ausführungsform einer Schnittschlagkompensationseinrichtung 50^VI dargestellt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell den Schnittschlagkompensationseinrichtungen 50^IV bzw. 50^V der 5 bis 11 entspricht. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
Die Schnittschlagkompensationseinrichtung 50^VI weist eine Kühleinrichtung 132 auf. Die Kühleinrichtung 132 beinhaltet eine Mehrzahl von Kühlrippen 134, die am Außenumfang des Gehäuses 52 angeordnet sind und dessen wirksame Oberfläche erhöhen. Die Kühlrippen 134 sind vorzugsweise einstückig mit dem Gehäuse 52 ausgebildet bzw. mit einem Teil hiervon, bspw. mit dem Gehäusemantel.
Ferner ist in 12 gezeigt, dass der Schnittschlagkompensationseinrichtung 50^VI ein externer Fluidkühler zugeordnet sein kann, wie es bei 136 angedeutet ist. Der Fluidkühler 136, der bspw. einen Wärmetauscher beinhalten kann, ist über eine Entnahmeleitung 138 mit dem Innenraum des Gehäuses 52 verbunden, um erwärmtes Fluid 66 aus dem Gehäuse 52 zu entnehmen. Ferner ist der externe Fluidkühler 136 über eine Zuführleitung 140 mit dem Innenraum des Gehäuses verbunden, um gekühltes Fluid in den Innenraum des Gehäuses 52 zuführen zu können.
Generell kann eine Schnittschlagkompensationseinrichtung der oben beschriebenen Art mit einem separaten Schnittschlagdämpfer kombiniert werden, der eine hydraulische Dämpfung realisiert. Derartige hydraulische Schnittschlagdämpfer sind allgemein bekannt, wie eingangs beschrieben.
In 12 ist dargestellt, wie eine derartige hydraulische Schnittschlagsdämpfungseinrichtung 144 in die Schnittschlagkompensationseinrichtung integriert werden kann, und zwar anhand des Beispiels der Schnittschlagkompensationseinrichtung 50^VI der 12.
Hierbei ist die Führungsvertiefung 72^VI für den Kolben 54 als ein von dem Kolben 54 beaufschlagbares Fluidvolumen 146 ausgebildet. Dieses Volumen 146 ist über eine Blende 148, die in dem Gehäuseboden 82 ausgebildet sein kann, mit dem Gehäusevolumen 147 im Inneren des Gehäuses 52 verbunden.
Die Größe der Blende 148 kann einstellbar sein, wie es in 12 durch eine Einstellschraube 150 angedeutet ist.
Bei einer Eintauchbewegung des Kolbens 54 in die Führungsvertiefung 72^VI wird das Fluidvolumen 146 verkleinert und über die Blende 148 in das Gehäusevolumen 147 verdrängt. Hierdurch wird die Bewegung des Kolbens 54 gedämpft.
Bei einer Rückbewegung des Kolbens 54 aus der Führungsvertiefung 72^VI heraus wird Fluid aus dem Gehäusevolumen 147 angesaugt, und zwar über ein Rückschlagventil 152, das ebenfalls in dem Gehäuseboden 82 integriert sein kann.
In 13 ist eine weitere Ausführungsform einer Schnittschlagkompensationseinrichtung 50^VII gezeigt. Diese entspricht hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Schnittschlagkompensationseinrichtung 50^IV der 5 bis 10. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
Die Tellerfedern greifen bei der Schnittschlagkompensationseinrichtung 50^VII an dem Distanzring 104 (oder direkt an dem Kolben 54) über einen ersten Verschleißring 158a an, und greifen an dem Gehäuseboden 82 über einen zweiten Verschleißring 158b an. Durch das Bereitstellen dieser Verschleißringe 158a, 158b, die sehr verschleißfest und relativ glatt ausgebildet sein können, kann der Reibungswiderstand bei einer Verformung der Tellerfedern 88 verringert werden. Folglich kann auch ein Verschleiß an den Kontaktflächen zu den Tellerfedern 88 verringert werden.
Ferner ist zu erkennen, dass sich von der Oberseite des Gehäusedeckels 84 hin zu dem Kolben 54 ein Balgen 160 erstreckt, der die Kontaktfläche zwischen Kolben 54 und Gehäusedeckel 84 bzw. Kolbendichtung 74 schützt. Folglich kann durch den Balgen 160 erreicht werden, dass Schmutz nicht in das Innere des Gehäuses 52 eindringen kann. Ferner kann bei einem Austreten von Öl aus dem Gehäuse 52 heraus eine Verschmutzung der Umgebung verhindert werden.
In den 14 und 15 ist eine weitere Ausführungsform einer Presseneinrichtung 10^VIII gezeigt, die hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise generell der Presseneinrichtung 10 der 1 entsprechen kann. Gleiche Elemente sind daher durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
Die Presseneinrichtung 10^VIII weist zwischen einem Tisch 14 und einem Stößel 20 ein Stanzwerkzeug 34^VIII auf, und weist ferner zwischen Tisch 14 und Stößel 20 ein Biegewerkzeug 164 auf.
Die unterschiedlichen Arten der Werkstückbearbeitung in Stanzwerkzeug einerseits und Biegewerkzeug andererseits können dazu führen, dass die in diesen Bereichen ausgeübten Kräfte unterschiedlich sind. Beispielsweise kann eine Kraft 166, die mittels des Stößels 20 im Bereich des Stanzwerkzeuges 34^VIII ausgeübt wird, deutlich größer sein als eine Kraft 168, die von dem Stößel 20 im Bereich des Biegewerkzeuges 164 ausgeübt wird.
Durch diese unsymmetrische Kraftverteilung auf die unterschiedlichen Kraftbereiche kann eine Presseneinrichtung dieser Art gegebenenfalls relativ stark belastet werden.
Durch die Maßnahme, in dem einen Kraftbereich eine größere Anzahl von Schnittschlagkompensationseinrichtungen anzuordnen als in dem anderen Kraftbereich, kann diese unsymmetrische Kraftverteilung ausgeglichen werden, was zu einer Schonung der Presseneinrichtung beitragen kann. Vorliegend ist es insbesondere so, dass im Bereich des Biegewerkzeuges 164, bei dem der Stößel 20 geringere Kräfte ausübt bzw. aufnimmt, wenigstens eine Schnittschlagkompensationseinrichtung mehr angeordnet ist als in dem anderen Kraftbereich, bei dem das Stanzwerkzeug 34^VIII angeordnet ist. Vorliegend sind im Bereich des Biegewerkzeuges 164 vier Schnittschlagkompensationseinrichtungen 50a, 50b, 50c und 50d angeordnet, die für die notwendige Kompensation aufgrund der unsymmetrischen Kraftverteilung sorgen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4135014 A1 [0006]
DE 7809007 U1 [0008]
DE 10252625 B4 [0009]
DE 2922766 [0009]
DE 4121142 A1 [0009]
DE 102005045454 B4 [0010]
DE 2213761 [0011]
EP 1582336 A1 [0012]

Claims

Schnittschlagkompensationseinrichtung (50) zur Verringerung eines Schnittschlages beim Bearbeiten von Werkstücken mittels eines ersten Pressenteils (14) und eines zweiten Pressenteils (20), die relativ zueinander bewegbar sind, mit: - einem Gehäuse (52), das an dem ersten Pressenteil (14) festlegbar ist, und - einem relativ zu dem Gehäuse (52) beweglich gelagerten Kolben (54), der einen ersten Kolbenabschnitt (54a) aufweist, der innerhalb des Gehäuses (52) axial zwischen einer ersten Kolbenposition (K1) und einer zweiten Kolbenposition (K2) bewegbar ist, und der einen sich aus dem Gehäuse (52) heraus erstreckenden zweiten Kolbenabschnitt (54b) aufweist, auf den das zweite Pressenteil (20) wirken kann, wobei in dem Gehäuse (52) eine mechanische Federanordnung (56) angeordnet ist, die zwischen dem ersten Kolbenabschnitt (54a) und dem Gehäuse (52) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (52) gegenüber einer Umgebung luftdicht abgedichtet ist.
Schnittschlagkompensationseinrichtung nach Anspruch 1 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (52) ein Schmier- und/oder Kühlfluid (66) aufgenommen ist.
Schnittschlagkompensationseinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Kühleinrichtung (132) zum Kühlen des Schmier- und/oder Kühlfluides (66), das in dem Gehäuse (52) aufgenommen ist.
Schnittschlagkompensationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-3 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung (56) in der ersten Kolbenposition (K1) zwischen dem ersten Kolbenabschnitt (54a) und dem Gehäuse (52) mit Vorspannung eingebaut ist.
Schnittschlagkompensationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch eine Axiallängeneinstelleinrichtung (76) zur Einstellung einer axialen Baulänge (78) der Schnittschlagkompensationseinrichtung (50).
Schnittschlagkompensationseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Axiallängeneinstelleinrichtung (76) eine Mehrzahl von unterschiedlichen Adapterstücken (94) aufweist, die wahlweise mit dem zweiten Kolbenabschnitt (54b) verbindbar sind, und/oder eine Einstellmutter (80) aufweist und/oder eine Gewindespindel aufweist.
Schnittschlagkompensationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Gehäuse (52) angeordnete Federanordnung (56) eine Mehrzahl von einzelnen Tellerfedern (88) und/oder von Blattfedern aufweist, die zur Einstellung einer Federkennlinie seriell und/oder parallel angeordnet sind.
Schnittschlagkompensationseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwischen zwei einzelnen Tellerfedern (88) oder Blattfedern eine Wälzkörperanordnung mit Wälzkörpern (126) angeordnet ist.
Schnittschlagkompensationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1-8 oder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass in das Gehäuse (52) eine hydraulische Dämpfungseinrichtung (144) integriert ist.
Schnittschlagkompensationseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Dämpfungseinrichtung (144) ein von dem Kolben (54) beaufschlagbares Fluidvolumen (146) aufweist, das mit einem Gehäusevolumen (147) über eine Blende (148) verbunden ist.
Presseneinrichtung (10) mit einem Tisch (14), mit einem Stößel (20), der in Richtung auf den Tisch (14) antreibbar ist, wobei zwischen dem Tisch (14) und dem Stößel (20) ein Press- oder ein Stanzwerkzeug (34) angeordnet ist, das ein mit dem Tisch (14) verbundenes Unterwerkzeug (36) und ein mit dem Stößel (20) gekoppeltes Oberwerkzeug (38) aufweist, wobei ein Werkstück (40) zwischen das Unterwerkzeug (36) und das Oberwerkzeug (38) einlegbar ist, um an dem Werkstück (40) eine Press- oder eine Stanzbearbeitung durchzuführen, und mit wenigstens einer Schnittschlagkompensationseinrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1-10.
Presseneinrichtung nach Anspruch 11, wobei die Presseneinrichtung (10) zum Stanzen von Blechwerkstücken (40) mit einer axialen Blechdicke (58) ausgebildet ist, wobei die Schnittschlagkompensationseinrichtung (50) so eingebaut ist, dass der Kolben (54) bei einer Relativbewegung von Tisch (14) und Stößel (20) berührt wird, wenn das Blechwerkstück (40) zu einem Anteil (60) durchstanzt worden ist, der in einem Bereich von einem Viertel bis zu einer Hälfte der axialen Blechdicke (58) liegt.
Presseneinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Schnittschlagkompensationseinrichtung (50) in das Press- oder Stanzwerkzeug (34) integriert ist.
Presseneinrichtung nach einem der Ansprüche 11-13, mit wenigstens zwei Schnittschlagkompensationseinrichtungen (50^V, 50^Va), in deren Gehäuse jeweils ein Fluidvolumen aufgenommen ist, wobei die Fluidvolumina der Gehäuse über eine Verbindungsleitung (128) miteinander kommunizieren.
Presseneinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der Stößel (20) eine quer zu der Antriebsrichtung ausgerichtete Stößelfläche aufweist, wobei eine Kraftverteilung bei der Press- oder Stanzbearbeitung über die Stößelfläche einen ersten Kraftbereich und einen zweiten Kraftbereich aufweist, in denen unterschiedliche Kräfte (166, 168) wirken, wobei eine Anzahl von dem ersten Kraftbereich zugeordneten Schnittschlagkompensationseinrichtungen (50a-50d) größer ist als eine Anzahl von dem zweiten Kraftbereich zugeordneten Schnittschlagkompensationseinrichtungen.
Verfahren zum Dämpfen eines Schnittschlages in einer Presseneinrichtung (10), insbesondere einer Presseneinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, mit den Schritten: - Antreiben eines Stößels (20) der Presseneinrichtung (10) in Richtung eines unteres Totpunktes, um an einem Werkstück (40) eine Bearbeitung durchzuführen, und - Dämpfen eines Schnittschlages, der bei der Bearbeitung auftritt, mittels einer Schnittschlagkompensationseinrichtung (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.