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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung, eine Vorrichtung zum Nutenstanzen und auf ein Verfahren zum Antreiben einer Vorrichtung zum Nutenstanzen
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Nutenstanzen werden beispielsweise zur Herstellung von Rotor- und Statorblechen für Elektromotoren und Generatoren eingesetzt. Bei Kleinserien oder aufgrund von großen Blechdurchmessern lohnt sich oftmals nicht die Herstellung in einem Komplettschnitt aufgrund der Werkzeugkosten. Deshalb werden die Bleche in mehreren Stanzvorgängen mit einem einzelnen Nutstempel hergestellt, der sogenannten Einzelnutung.
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Nutenstanzen sind als C-Gestell Stanzen ausgeführt. Die Stanzen besitzen einen elektrischen, drehzahlgeregelten Hauptantrieb, der ein Schwungrad antreibt und die Kraft über eine Kupplungs-/Bremskombination auf die Antriebsmechanik und schließlich den Stößel weiterleitet. Der nach hinten ausladende Bereich des C-Gestells dieser Maschinen wird für die Unterbringung des Hauptantriebs und der weiteren Antriebselemente für die Kraftübertragung genutzt.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Antriebsvorrichtung, eine verbesserte Vorrichtung zum Nutenstanzen und ein verbessertes Verfahren zum Antreiben einer Vorrichtung zum Nutenstanzen zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsvorrichtung, eine Vorrichtung zum Nutenstanzen und ein Verfahren zum Antreiben einer Vorrichtung zum Nutenstanzen gemäß den Hautpansprüchen gelöst.
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Vorteilhafterweise kann der Hauptantrieb einer Vorrichtung zum Nutenstanzen als Direktantrieb ausgeführt werden. Eine solche Vorrichtung kann dabei ein Gestell mit einem Ständer und einem Kopfstück sowie einen mit dem Kopfstück gekoppelten und entlang einer längs zu einer y-Achse verlaufenden Stanzachse beweglichen Stößel sowie optional ferner einen Teilapparat zum Aufnehmen eines zu bearbeitenden Werkstücks aufweisen. Dabei kann der Teilapparat mit dem Gestell gekoppelt sein. Ferner kann der Teilapparat ausgebildet sein, um das Werkstück um eine längs zu der y-Achse verlaufende Teilapparatachse drehbar aufzunehmen. Zum Antreiben des Stößels ist dabei ein elektrischer Direktantrieb vorgesehen.
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Die Vorrichtung zum Nutenstanzen wird auch als Nutenstanze, Stanze oder Maschine bezeichnet. Die Antriebsvorrichtung kann als Ersatz für bekannte Antriebe von Nutenstanzen dienen. Die Vorrichtung kann beispielsweise zum Herstellen von Stator- und Rotorblechen für elektrische Maschinen eingesetzt werden. Das Gestellt kann als sogenanntes C-Gestell oder als O-Gestell, dann mit einem weiteren Ständer, ausgeführt sein. Der Stößel kann, angetrieben durch die Antriebsvorrichtung, linear entlang der Stanzachse hin und her bewegt werden. Das Gestell kann einstückig als sogenannter Monoblock oder mehrteilig ausgeführt sein. Ein dem Kopfstück abgewandtes Ende des Stößels kann ein Werkzeug zum Stanzen einer Nut in ein Werkstück aufweisen oder aufnehmen. Der Teilapparat kann mit dem Gestell oder im montierten Zustand der Vorrichtung mit dem Boden verbunden sein. Bei dem Teilapparat kann es sich um einen Apparat handeln, wie er bereits bei bekannten Nutenstanzen eingesetzt wird. Der Teilapparat kann Einrichtungen zum Halten und zum Drehen des Werkstücks um die Teilapparatachse umfassen.
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Vorteilhafterweise kann unter Verwendung des Direktantriebs sowohl ein für einen Stanzvorgang erforderlicher Stanzhub als auch ein für einen Austausch des Werkstücks erforderlicher Lüfthub des Stößels ausgeführt werden. Zudem kann ein Pendelhub realisiert werden, der eine hohe Flexibilität bei der Steuerung der Bewegung des Stößels zulässt.
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Der Direktantrieb kann eine elektrische Maschine, eine von der elektrischen Maschine antreibbare und einen Extenter aufweisende Antriebswelle und einen mit dem Exzenter gekoppelten und mit dem Stößel koppelbaren Pleuel aufweisen. Die Antriebswelle kann starr mit einem Rotor der elektrischen Maschine verbunden sein. Auf diese Weise kann die Antriebsbewegung sehr direkt auf den Stößel übertragen werden. Zudem benötigt ein solcher Direktantrieb einen sehr geringen Bauraum und kann somit beispielsweise direkt in das Kopfstück der Vorrichtung integriert werden.
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Die Antriebsvorrichtung kann ein Gehäuse umfassen, in dem zumindest eine elektrische Maschine des elektrischen Direktantriebs angeordnet ist. Das Gehäuse kann eine mechanische Schnittstelle zum Befestigen des Gehäuses an dem Kopfstück aufweisen Eine solche Schnittstelle kann beispielsweise durch eine an eine Aufnahme des Kopfstücks angepasste Form des Gehäuses oder durch ein an dem Gehäuse ausgeformtes Befestigungselement realisiert sein.
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Die Antriebsvorrichtung kann eine Steuereinrichtung aufweisen. Die Steuereinrichtung kann ausgebildet sein, um ein elektrisches Steuersignal zum Bewirken einer Drehung einer Antriebswelle des Direktantriebs bereitzustellen. Durch die Drehung der Antriebswelle kann eine Linearbewegung des Stößels bewirkt werden. Die Steuereinrichtung kann als ein eine elektrische Schaltung umfassendes Steuergerät mit geeigneten Schnittstellen zum Empfangen und Ausgeben elektrischer Signale ausgeführt sein. Die Steuereinrichtung kann programmierbar ausgeführt sein, sodass auf einfache Weise ein Bewegungsprofil des Stößels an ein zu bearbeitendes Werkstück angepasst werden kann.
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Eine Vorrichtung zum Nutenstanzen weist die folgenden Merkmale auf:
- ein Gestell mit einem Ständer und einem mit dem Ständer verbundenen Kopfstück;
- einen Stößel, der mit dem Kopfstück gekoppelt ist und entlang einer längs zu einer y-Achse verlaufenden Stanzachse bewegbar ist;
- optional einen Teilapparat zum Aufnehmen eines zu bearbeitenden Werkstücks, wobei der Teilapparat mit dem Gestell gekoppelt ist und ausgebildet ist, um das Werkstück um eine längs zu der y-Achse verlaufende Teilapparatachse zu drehen; und
- eine genannte Antriebsvorrichtung zum Antreiben des Stößels.
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Das Gestell kann einen zweiten Ständer aufweisen, der längs einer x-Achse versetzt zu dem Ständer angeordnet ist. Dabei kann das Kopfstück zwischen den Ständern angeordnet sein und beispielsweise ein freies Ende des Ständers mit einem freien Ende des zweiten Ständers verbinden. Die Teilapparatachse und die Stanzachse können längs einer z-Achse versetzt zueinander angeordnet sind. Durch den zweiten Ständer kann ein O-Gestell realisiert werden. Dadurch kann der Direktantrieb noch besser als bei einem C-Gestell genutzt werden.
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Vorteilhafterweise kann zumindest eine elektrische Maschine des elektrischen Direktantriebs an dem Kopfstück angeordnet sein. Auf diese Weise kann die elektrische Maschine sehr nah an dem Stößel angeordnet sein.
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Ein Verfahren zum Antreiben einer genannten Vorrichtung zum Nutenstanzen umfasst den folgenden Schritt:
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Drehen einer Antriebswelle des Direktantriebs, um eine Linearbewegung des Stößels zu bewirken.
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Aufgrund des Direktantriebs ist eine Drehung der Antriebswelle nicht auf eine vollständige Drehung beschränkt. Stattdessen kann die Antriebswelle auch nur um einen Anteil einer vollen Umdrehung gedreht und anschließend zurückgedreht werden. Auch kann eine Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle variiert werden, beispielsweise auch innerhalb einer einzigen Umdrehung.
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Dabei kann der Schritt des Drehens einen Schritt des Vordrehens umfassen, in dem die Antriebswelle in einer ersten Drehrichtung um einen ersten Anteil einer vollen Umdrehung gedreht wird und einen Schritt des Rückdrehens umfassen, in dem die Antriebswelle in einer der ersten Drehrichtung entgegengesetzten zweiten Drehrichtung um den ersten Anteil gedreht wird. Der erste Anteil kann einem ersten Drehwinkel entsprechen, um den die Antriebswelle gedreht wird. Der ersten Drehwinkel kann dabei kleiner als 360° sein. Durch das Drehen der Antriebswelle in unterschiedliche Drehrichtungen kann ein Pendelbetrieb des Stößels realisiert werden.
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Beispielsweise kann im Schritt des Vordrehens die Antriebswelle gedreht werden, um den Stößel von einem oberen Umkehrpunkt über einen untersten Umkehrpunkt zurück zu dem oberen Umkehrpunkt zu verfahren. Im Schritt des Rückdrehens kann die Antriebswelle zurückgedreht werden, um den Stößel von dem oberen Umkehrpunkt über den untersten Umkehrpunkt zurück zu dem oberen Umkehrpunkt zu verfahren. Somit kann der Stößel sowohl im Schritt des Vordrehens als auch im Schritt des Rückdrehens jeweils eine Bewegung nach unten und eine Bewegung nach oben durchführen. Es kann somit beim Vordrehen und beim Rückdrehen jeweils ein Stanzhub zum Stanzen einer Nut durchgeführt werden.
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Unter einem unteren oder untersten Umkehrpunkt kann eine Position des Stößels verstanden werden, bei dem ein Werkzeug der Vorrichtung das Werkstück durchdrungen hat und somit eine Nut gestanzt wurde.
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Zusätzlich oder alternativ kann der Schritt des Drehens einen Schritt des Vordrehens umfassen, in dem die Antriebswelle in der ersten Drehrichtung um einen zweiten Anteil einer vollen Umdrehung gedreht wird und einen Schritt des Rückdrehens umfassen, in dem die Antriebswelle in der zweiten Drehrichtung um den zweiten Anteil gedreht wird. Der zweite Anteil kann sich von dem ersten Anteil unterscheiden. Beispielsweise kann der zweite Anteil einem zweiten Drehwinkel entsprechen, der sich betragsmäßig und/oder bezüglich der Position im Vollkreis von dem ersten Drehwinkel unterscheidet. Beispielsweise kann beim Vordrehen die Antriebswelle gedreht werden, um den Stößel von einem oberen Umkehrpunkt zu einem unteren Umkehrpunkt zu verfahren. Beim Rückdrehen kann die Antriebswelle zurückgedreht werden, um den Stößel von dem unteren Umkehrpunkt zu dem oberen Umkehrpunkt zu verfahren. Somit kann der Stößel beim Vordrehen beispielsweise nach unten und beim Rückdrehen wieder nach oben verfahren werden und somit ein Stanzhub realisiert werden.
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Im Schritt des Drehens kann die Drehachse ausgehend von einer aktuellen Stellung in eine vorbestimmte Ruhestellung gedreht werden, um einen Lüfthub des Stößels zu bewirken. Beispielsweise kann sich der Stößel in einem oberen Totpunkt befinden, wenn sich die Antriebswelle in der Ruhestellung befindet. Somit können Lüfthub und Stanzhub mit ein und demselben Antrieb realisiert werden.
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Vorteilhafterweise kann im Schritt des Drehens eine Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle abhängig von einem Verlauf einer Drehung des Werkstücks um die Teilapparatachse eingestellt werden. Auf diese Weise können Zeitspannen zum Durchführen einer Drehung um die Teilapparatachse und zum Durchführen einer Stanzbewegung des Stößels aneinander angepasst werden. Auch kann eine Auftreffgeschwindigkeit des Werkzeugs auf das Werkstück optimiert werden.
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Im Schritt des Drehens kann die Antriebswelle in einer ersten Zeitspanne mit einer ersten Drehgeschwindigkeit und in einer zweiten Zeitspanne mit einer sich von der ersten Drehgeschwindigkeit unterscheidenden zweiten Drehgeschwindigkeit gedreht werden. Somit kann die Antriebswelle beispielsweise während der Durchführung eines einzigen Stanzhubs mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten drehen. Dadurch lässt sich der zeitliche Ablauf eines Stanzvorgangs sehr flexibel steuern.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. Ein entsprechender Programmcode kann beispielsweise von der genannten Steuereinrichtung umgesetzt werden.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Nutenstanzen gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Nutenstanzen gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 eine schematische Darstellung einer Antriebsvorrichtung für eine Vorrichtung zum Nutenstanzen gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 4 eine Darstellung eines Gestells einer Vorrichtung zum Nutenstanzen gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 5 eine schematische Darstellung eines Direktantriebs gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 6 zeitliche Verläufe einer Bewegung des Stößels und des Werkstücks gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 7 zeitliche Verläufe einer Bewegung des Stößels und des Werkstücks gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 8 eine schematische Darstellung unterschiedlicher Hübe des Stößels gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 9 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Antreiben einer Vorrichtung zum Nutenstanzen gemäß einem Ausführungsbeispiel
- 10 eine schematische Darstellung einer Werkzeugkassette gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 11 eine schematische Darstellung einer Werkzeugkassette gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 12 ein bearbeitetes Werkstück gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 13 eine schematische Darstellung eines Stanzsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 zum Nutenstanzen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 100 wird verwendet, um ein Werkstück 102 zu bearbeiten. Die Vorrichtung 100 weist ein Gestell auf, das zumindest einen ersten Ständer 104, ein Kopfstück 106 und optional einen zweiten Ständer 108 umfasst. Optional umfasst das Gestell ein Tischgestell 110. Das Gestell ist im montieren Zustand der Vorrichtung 100 beispielsweise auf dem Boden 112 einer Fertigungshalle befestigt. Das Gestell kann einstückig oder mehrstückig ausgeführt sein. Somit können die Ständer 104, 108, das Kopfstück 106 und das optionale Tischgestell 110 beispielsweise separate Bauteile darstellen, die zu dem Gestell verbunden sind oder lediglich Abschnitte des Gestells kennzeichnen, das beispielsweise auch als Monoblock ausgeformt sein kann.
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Die Ständer 104, 108 weisen gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Haupterstreckungsrichtung längs einer y-Achse und das Kopfstück 106 eine Haupterstreckungsrichtung längs einer x-Achse eines orthogonalen Koordinatensystems auf. Das Kopfstück 106 überspannt einen Zwischenraum zwischen den Ständern, 104, 108, die gemäß diesem Ausführungsbeispiel längs der x-Achse zueinander versetzt angeordnet sind. Das Gestell bildet somit ein Tor, oder zusammen mit dem Tischgestell 110 ein Fester, das einen Arbeitsraum umschließt. Eine Haupterstreckungsebene des Arbeitsraums, auch als Arbeitsraumebene bezeichnet, erstreckt sich parallel zu der x-y-Ebene. Der Arbeitsraum wird somit seitlich durch die Ständer 104, 108, nach oben durch das Kopfstück 106 und nach unten durch den Boden 112 oder das Tischgestell 110 begrenzt.
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Alternativ zum dem in 1 gezeigten O-Gestell kann die Vorrichtung 100 ein C-Gestell mit nur einem Ständer 104 und dem Kopfstück 106 aufweisen.
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Die Vorrichtung 100 umfasst einen Stößel 114, der entlang einer Stanzachse 116 hin und her, hier auf und ab, bewegt werden kann. Der Stößel 114 ist mit dem Kopfstück 106 gekoppelt. Der Stößel 114 wird von einer einen Direktantrieb 118 umfassenden Antriebsvorrichtung angetrieben. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Direktantrieb 118 an dem Kopfstück 106 angeordnet.
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Die Vorrichtung 100 weist optional einen Teilapparat 120 auf. Der Teilapparat 120 ist beispielsweise mit dem Gestell oder dem Boden 112 verbunden. Beispielsweise wird der Teilapparat 120 von den Ständern 104, 106 oder dem Tischgestell 110 getragen. Der Teilapparat 120 ist ausgeformt, um das zu bearbeitende Werkstück aufzunehmen und während eines Stanzvorgangs zu halten. Ferner ist der Teilapparat 120 ausgebildet, um das Werkstück 102 um eine Teilapparatachse 122 zu drehen. Dazu weist der Teilapparat 120 eine in 1 angedeutete Dreheinrichtung 123, beispielsweise in Form eines Elektromotors auf. Die Teilapparatachse 122 ist längs zu der y-Achse ausgerichtet und versetzt zu der Stanzachse 116. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel weisen die Teilapparatachse 122 und die Stanzachse 116 einen Versatz längs der z-Achse auf. Bei einem C-Gestell würden die Teilapparatachse 122 und die Stanzachse 116 einen Versatz längs der x-Achse aufweisen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 100 eine Einrichtung 124 zum Verfahren des Werkstücks 102 oder des gesamten Teilapparats 120 auf. Auf diese Weise kann ein Abstand zwischen der Teilapparatachse 122 und der Stanzachse 116 verändert werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung 124 oder eine weitere Einrichtung ausgebildet, um das Werkstück 102 oder den gesamten Teilapparat 120 zusätzlich oder alternativ längs der x-Achse zu verfahren.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist an dem freien Ende, hier dem dem Tischgestell 110 zugewandten Ende des Stößels 114 ein Werkzeugoberteil und auf einer dem Stößel 114 abgewandten Seite des Werkstück 102 ein Werkzeugunterteil angeordnet. Das Werkzeugunterteil ist beispielsweise an einer mit dem Gestell gekoppelten Tischplatte der Vorrichtung 100 angeordnet. Bei den Werkzeugteilen kann es sich um Werkzeugteile handeln, wie sie bereits bei bekannten Nutenstanzen eingesetzt werden. Das Werkzeugoberteil kann zusammen mit dem Werkzeugunterteil I eine Werkzeugkassette bilden. Durch eine Bewegung des Stößels 114 entlang der Stanzachse 116 in Richtung des Tischgestells 110 kann unter Verwendung des Werkzeugoberteils und des Werkzeugunterteils eine Nut in dem Werkstück 102 erzeugt werden. Dazu kann der Stößel einen Stanzhub ausführen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der Direktantrieb 118 eine Antriebswelle auf, die über einen Pleuel mit dem Stößel 114 gekoppelt ist. Der Direktantrieb 118 ist ausgebildet, um den Stanzhub des Stößels 114 durch eine Drehung der Antriebswelle zu bewirken. Dabei wird die Antriebswelle gemäß einem Ausführungsbeispiel nur um einen Anteil einer vollen Umdrehung gedreht. Durch den Stanzhub wird der Stößel 114 zwischen einem oberen Umkehrpunkt und einem unteren Umkehrpunkt bewegt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Stößel 114 bei einem sogenannten Lufthüb soweit in einen obersten Umkehrpunkt verfahrbar, das zwischen dem Werkzeugoberteil und dem Werkzeugunterteil ein durchgängiger Spalt entsteht, durch den das Werkstück, also das unbearbeitete Werkstück und/oder das bearbeitete Werkstück, und insbesondere auch ein Mittelpunkt des Werkstücks, hindurchgefahren werden kann. Der Spalt kann sich somit entlang einer quer zu der y-Achse erstreckenden Ebene erstrecken. Dazu sind das obere und das Werkzeugunterteil überlappungsfrei voneinander beabstandet angeordnet. Überlappungsfrei kann dabei so verstanden werden, dass die Werkzeugteile längst der z-Achse und längs der x-Achse relativ zueinander bewegt werden können, ohne dass es dabei zu einer Berührung der Werkzeugteile kommen würde. Wenn sich der Stößel 114 in dem obersten Umkehrpunkt befindet, ist ein dem Kopfstück 106 abgewandtes Ende des Werkzeugoberteils näher an dem Kopfstück 106 angeordnet als ein dem Kopfstück 106 zugewandtes Ende des Werkzeugunterteils.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Direktantrieb 118 ausgebildet, um den Lüfthub des Stößels 114 ebenfalls durch eine Drehung der Antriebswelle zu bewirken.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung 100 eine Steuereinrichtung 126 auf. Die Steuereinrichtung 126 ist ausgebildet, um ein elektrisches Steuersignal zum Steuern des Direktantriebs 118 bereitzustellen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 126 ferner ausgebildet, um ein weiteres Steuersignal zum Steuern der Dreheinrichtung 123 bereitzustellen. Dies ermöglicht es, die Bewegungen des Stößels und des Werkstücks aufeinander abzustimmen. Die Steuereinrichtung 126 kann an dem Gestell, in dem Direktantrieb 118 oder auch extern zu der Vorrichtung 100 angeordnet sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 100 als eine Maschine ausgeführt, bei der es sich entweder um eine Handeinlegemaschine oder einen Automaten handeln kann. Bei Handeinlegemaschinen werden die Werkstücke, hier beispielsweise Bleche 102 von Hand eingelegt und wieder entnommen.
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Bei einem automatisierten Anlagekonzept benötigt die Vorrichtung 100 aufgrund der mit dem Direktantrieb 118 ausgeführten Antriebsvorrichtung keine zusätzliche Lüftachse, um für das Beladen und die Entnahme der Bleche durch die Automation genügend Platz zu schaffen.
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Vorteilhafterweise weist die als Nutenstanze ausgeführte Vorrichtung 100 aufgrund des Direktantriebs keinen Festhub auf. Somit kann der Hub des Stößels 114 flexibel an den Fertigungsprozess angepasst werden. Es ist auch kein Schwungrad für die Antriebsvorrichtung 118 erforderlich, sodass die Vorrichtung nicht im Dauerlauf zu laufen braucht und zeitlich, z. B von Nut zu Nut, regelbar und programmierbar ist. Für das Einlegen und Entnehmen der Bleche benötigt die Vorrichtung 100 keine zusätzliche Achse, die einen zusätzlichen Exzenter verdrehen würde, um den Lüfthub zu generieren. Die Ansteuerung ist daher trotz der Taktzeiten sehr einfach zu realisieren. Die Teilapparatachse 122, die das Werkstück entsprechend der gewünschten Nutung verdreht, muss dabei nicht der Hauptachse, hier der Stanzachse 116, folgen. Für die Kopplung der beiden Achsen ist somit kein Drehgeber an der Hauptachse erforderlich und die entstehenden Schwingungen, auch durch die Vibration der Maschine, müssen nicht aufwändig gefiltert werden. Vorteilhafterweise limitiert die Teilapparatachse 122 nicht die Geschwindigkeit des Gesamtprozesses. Stattdessen kann die Freigängigkeit des Werkzeugs und der flexible Stößelhub genutzt werden, um die Geschwindigkeit des Gesamtprozesses zu optimieren. Die Stößelbewegung ist aufgrund des Direktantriebs nicht mehr auf einen nicht beeinflussbaren sinusförmigen Verlauf beschränkt, d. h. z. B. beim Intermittierenden Stanzen ist es nicht mehr erforderlich, dass die Teilapparatachse 122 eine sehr hohe Dynamik bewältigt, da im gleichen Zeitraum ein größerer Winkelschritt zu fahren ist. Da die Stanze pro Stanzhub nicht unbedingt einen vollen Hub zu machen braucht, kann die Auftreffgeschwindigkeit des Stempels auf das Werkzeug klein gehalten werden und wirkt sich positiv auf die Standzeit des Werkzeugs aus. Kupplung und Bremse sowie der mechanischen Antriebsstrang sind verschleißanfällig. Zur Wartung ist es nicht erforderlich, dass ein kompletter Antriebsstrang, der sich im Gehäuse der Maschine befindet, zerlegt wird. Das sogenannte Zweistellungsstanzen, bei dem in einer zweiten Stanzebene zusätzliche Nuten oder Markierungen eingebracht werden, ist nur mit geringem Aufwand im Stanzwerkzeug oder der Antriebsmechanik möglich. Die mögliche zu fahrende Hubzahl ist dabei sehr groß.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel stellt die als Direktantrieb 118 ausgeführte Antriebsvorrichtung den Haupantrieb der Vorrichtung 100 in Form eines Direktantriebs, beispielsweise mit Torquemotor dar. Der Direktantrieb 118 weist optional einen dynamischen Massenausgleich und optional eine Wasserkühlung auf.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung einer Vorrichtung 100 zum Nutenstanzen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um einen Schnitt durch die anhand von 1 beschriebene Vorrichtung entlang einer parallel zur x-z-Ebene verlaufenden Schnittebene handeln.
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Von der Vorrichtung 100 ist ein Schnitt durch den ersten Ständer 104 und den zweiten Ständer 108 sowie eine Draufsicht auf das Tischgestell 110 gezeigt. Zudem ist ein oberes Werkzeuggestell eines Werkzeugoberteils 230 der Vorrichtung 100 gezeigt. Das Werkzeugoberteil 230 ist entlang der anhand von 1 beschriebenen Stanzachse 116 bewegbar. Das Werkzeugoberteil 230 weist beispielhaft zwei als Werkzeugführungen 232 dienende Durchgangslöcher auf.
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Das Werkstück 102, im Folgenden auch als Blech 102 bezeichnet, ist an zwei Positionen gezeigt. In der in 1 oben dargestellten Position ist das unbearbeitete Werkstück 102 gezeigt, das durch eine erste Verfahrbewegung 234 der Vorrichtung 100 zugeführt wird und beispielsweise auf dem anhand von 1 beschriebenen Teilapparat der Vorrichtung 100 abgelegt wird. Die erste Verfahrbewegung 234 entspricht einem Beladen der Vorrichtung 100. In diesem Zustand ist das Werkstück 102 an der zweiten, in 1 unten dargestellten Position gezeigt. In der zweiten Position kann das Werkstück 102 bearbeitet werden. Nach dem Bearbeiten wird das dann bearbeitete Werkstück 102 durch eine zweite Verfahrbewegung 236 von der Vorrichtung 100 wegbewegt. Die zweite Verfahrbewegung 236 entspricht einem Entladen der Vorrichtung 100.
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Die erste Verfahrbewegung 234 und die zweite Verfahrbewegung 236 sind gleichgerichtet. Die Verfahrbewegungen 234, 236 verlaufen entlang einer längs der z-Achse verlaufenden Verfahrachse. Somit wird das Werkstück 102 vollständig durch den von dem Gestell der Vorrichtung 100 aufgespannten Arbeitsraum hindurchgeführt. Insbesondere wird dabei ein Mittelpunk 238 des Werkstücks 102 zwischen dem ersten Ständer 104 und dem zweiten Ständer 108 hindurchgeführt. Wie aus 2 ersichtlich ist, ist die Verfahrachse orthogonal zu einer Haupterstreckungsrichtung des Tischgestells 110 und somit des Kopfstücks ausgerichtet.
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Ein gestrichelter Abschnitt des an der zweiten Position gezeigten Werkstücks 102 stellt einen Bereich dar, an dem Platz für einen Sauger oder Greifer bei der Entnahme des Werkstücks 102 ist. Da das Werkstück 102 parallel zur z-Achse entnommen wird, erstreckt sich der Bereich auch in einem Abschnitt zwischen dem Werkzeugoberteil 230 und den Ständern 104, 106.
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Das Werkstück 102 ist beispielhaft als ein rundes Blech 102 dargestellt. Alternativ kann in entsprechender Weise auch ein andersartig geformtes, beispielsweise eine rechteckige Platine 240 verarbeitet werden.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebsvorrichtung für eine Vorrichtung zum Nutenstanzen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Antriebsvorrichtung weist den Direktantrieb 118 zum Antreiben des Stößels der Vorrichtung, die Dreheinrichtung 123 zum Drehen eines sich auf dem Teilapparat befindlichen Werkstücks und eine Steuereinrichtung 126 auf.
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Die Steuereinrichtung 126 ist ausgebildet, um ein elektrisches Steuersignal 318 zum Steuern des Direktantriebs bereitzustellen. Das Steuersignal 318 ist geeignet, um eine Drehung einer Antriebswelle des Direktantriebs 118 zu steuern. Beispielsweise ist das Steuersignal 318 ausgebildet, um eine Drehgeschwindigkeit, eine Drehrichtung und einen Drehwinkel der Antriebswelle zu steuern.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 126 ausgebildet, um das Steuersignal 318 mit einer ersten Signalcharakteristik bereitzustellen, durch die ein Drehen der Antriebswelle ausgehend von einer ersten Referenzstellung in einer ersten Drehrichtung um einen ersten Anteil einer vollen Umdrehung der Antriebswelle bewirkt wird. Durch die Drehung um den ersten Anteil wird die Antriebswelle in eine zweite Referenzstellung gedreht. Die erste Referenzstellung kann dabei einer ersten Winkelstellung und die zweite Referenzstellung einer zweiten Winkelstellung der Antriebswelle entsprechen. Der erste Anteil kann einem Drehwinkel entsprechen, um den die Antriebswelle gedreht wird, um ausgehend von der ersten Winkelstellung zu der zweiten Winkelstellung gedreht zu werden. Durch die Drehung kann der mit der Antriebswelle gekoppelte Stößel von einem oberen Umkehrpunkt über einen untersten Umkehrpunkt zurück zu dem oberen Umkehrpunkt verfahren werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 126 ausgebildet, um das Steuersignal 318 mit einer zweiten Signalcharakteristik bereitzustellen, durch das ein Drehen der Antriebswelle ausgehend von der zweiten Referenzstellung entgegen der ersten Drehrichtung um den ersten Anteil der vollen Umdrehung der Antriebswelle bewirkt wird. Durch die Drehung um den ersten Anteil wird die Antriebswelle in die erste Referenzstellung zurückgedreht. Durch das Rückdrehen kann der Stößel von dem oberen Umkehrpunkt über den untersten Umkehrpunkt zurück zu dem oberen Umkehrpunkt verfahren werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 126 ausgebildet, um das Steuersignal 318 mit einer dritten Signalcharakteristik bereitzustellen, durch die ein Drehen der Antriebswelle beispielsweise ausgehend von der ersten Referenzstellung oder einer weiteren Referenzstellung in der ersten Drehrichtung um einen zweiten Anteil einer vollen Umdrehung der Antriebswelle bewirkt wird. Durch die Drehung um den zweiten Anteil wird die Antriebswelle in eine dritte Referenzstellung gedreht. Die dritte Referenzstellung kann einer dritten Winkelstellung der Antriebswelle entsprechen und zu einem weiteren unteren Umkehrpunkt des Stößels korrespondieren.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 126 ausgebildet, um das Steuersignal 318 mit einer vierten Signalcharakteristik bereitzustellen, durch das ein Drehen der Antriebswelle ausgehend von der dritten Referenzstellung entgegen der ersten Drehrichtung um den zweiten Anteil der vollen Umdrehung der Antriebswelle bewirkt wird. Durch die Drehung um den zweiten Anteil wird die Antriebswelle in die erste Referenzstellung oder die weitere Referenzstellung zurückgedreht. Somit kann eine weitere Stanzebene des Werkzeugs der Vorrichtung genutzt werden. Dadurch ist ein Zweistellungsstanzen realisierbar.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 126 ausgebildet, um das Steuersignal 318 mit einer fünften Signalcharakteristik bereitzustellen, durch die ein Drehen der Antriebswelle in eine Ruhestellung bewirkt wird. Die Ruhestellung kann zu einem obersten Umkehrpunkt des Stößels korrespondieren. Somit kann durch ein Drehen der Antriebswelle in die Ruhestellung ein Lüfthub realisiert werden.
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Die Signalcharakteristika können sich beispielhaft bezüglich einer analogen Signalform, beispielsweise der Signalamplitude, der Signalfrequenz oder der Impulsdauer, und/oder bezüglich zu übertragender digitaler Daten unterscheiden. Das Steuersignal 318 kann zu unterschiedlichen Zeitpunkten unterschiedliche Signalcharakteristika aufweisen. Alternativ zu einem Steuersignal, das unterschiedliche Signalcharakteristika annehmen kann, können unterschiedliche Steuersignale eingesetzt werden.
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Das Steuersignal 318 kann verwendet werden, um den Stößel auf eine für den Betrieb der Vorrichtung möglichst optimale Weise zwischen einem obersten und einem unteren maximal anfahrbaren Niveau zu bewegen. Insbesondere kann der Direktantrieb 118 unter Verwendung des Steuersignals 318 so angesteuert werden, dass durch ein Hin- und Herdrehen der Antriebswelle ein Pendelbetrieb des Stößels ausgeführt wird.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung 126 ausgebildet, um ein elektrisches Ansteuersignal 323 zum Steuern der Dreheinrichtung 123 zum Drehen des sich auf dem Teilapparat befindlichen Werkstücks bereitzustellen. Vorteilhafterweise ist die Steuereinrichtung 126 ausgebildet, um das Ansteuersignal 323 und das Steuersignal 318 aufeinander abzustimmen. Dies ermöglicht es beispielsweise, dass die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle abhängig von einem aktuellen Verlauf einer Drehung des Werkstücks um die Teilapparatachse eingestellt wird.
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4 zeigt eine Darstellung eines Gestells einer Vorrichtung zum Nutenstanzen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um ein Ausführungsbeispiel des anhand von 1 beschriebenen Gestells handeln. Das Gestell stellt einen Maschinenrahmen in Ausführung als O-Gestell dar.
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Das Gestell umfasst den ersten Ständer 104, das Kopfstück 106, den zweiten Ständer 108 und das Tischgestell 110. Auf einer dem Kopfstück 106 zugewandten Seite des Tischgestells 110 sind zwei Schienen 450 zum Führen des Teilapparats sowie eine Tischplatte 452 für das untere Werkzeug angeordnet. Zwischen den parallelen vertikalen Wänden des Kopfstücks 106 kann ein Direktantrieb angeordnet werden, wie er beispielsweise in 5 gezeigt ist.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines Direktantriebs 118 für eine Vorrichtung zum Nutenstanzen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um einen Direktantrieb 118 einer anhand von 1 genannten Antriebsvorrichtung handeln.
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Der Direktantrieb 118 umfasst einen Elektromotor 560 mit einem Rotor 562 und einem Stator 564 und eine von dem Elektromotor 560 antreibbare Antriebswelle 566, die auch als Exzenterwelle bezeichnet wird. Bei der Antriebswelle 566 handelt es sich gemäß einem Ausführungsbeispiel um die mit dem Rotor 562 verbundene Welle des Elektromotors 560. Somit kann eine Drehzahl des Elektromotors 560 einer Drehzahl der Antriebswelle 566 entsprechen. Die Antriebswelle 566 trägt einen Exzenter 568. Der Exzenter 568 ist mit einem Pleuel 570 über eine Lagerung 572 für den Pleuel 570 gekoppelt. Der Pleuel 570 ist im betriebsbereiten Zustand der Vorrichtung mit dem beispielsweise in 1 gezeigten Stößel gekoppelt.
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Optional weist die Antriebsvorrichtung ein Gehäuse 574 auf und die Antriebswelle 566 ist über eine Lagerung 576 des Gehäuses 574 an dem Gehäuse 574 gelagert. Beispielsweise umschließt das Gehäuse 574 den Elektromotor 560.
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Der Direktantrieb 118 kann an dem in 1 gezeigten Kopfstück der Vorrichtung angeordnet werden oder in das Kopfstück integriert werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel stellt die Antriebsvorrichtung einen Haupantrieb der Vorrichtung dar und ist als Direktantrieb 118 mit dem Elektromotor 560 in Form eines Torquemotors ausgeführt. Dabei kann ein dynamischer Massenausgleich und/oder eine Wasserkühlung vorgesehen sein.
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Durch den Direktantrieb 118 und einer entsprechenden Auslegung des Antriebs kann bei sehr hoher Hubzahl der Hauptantrieb im Pendelbetrieb gefahren werden.
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Der Stößelhub kann dabei frei eingestellt und dadurch sowohl die Freigängigkeit des Werkzeugs, als auch das Zusammenspiel zwischen Hauptantrieb und Teilapparat in Abhängigkeit des Prozess programmiert und optimiert werden.
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Wenn zum Beispiel die Geschwindigkeit des Teilapparats der limitierende Faktor ist, kann der Haupantrieb in kürzerer Zeit eine höher Dynamik fahren, um dem Teilapparat mehr Zeit zu geben. Diese Optimierung kann ebenso umgekehrt angewandt werden. Durch das Pendeln und den niedrigeren Stösselhub kann die Auftreffgeschwindigkeit stark reduziert werden, was sehr vorteilhaft für die Standzeit der Werkzeuge ist.
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Vorteilhafterweise wird für den Lufthüb keine zusätzliche Achse benötigt, sondern kann einfach durch eine geeignete Positionierung, bzw. durch Stopp im oberen Totpunkt erfolgen.
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Der Direktantrieb 118 in Form einer Antriebseinheit ist optional in dem separaten Gehäuse 574 montiert und kann sehr einfach für Wartungszwecke oder Austausch vom Grundgestell der Vorrichtung demontiert werden.
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Ein weiterer Vorteil in Verbindung mit dem O-Gestell und einem Automationskonzept bei dem das Werkstück durch die Vorrichtung gefahren wird ist, dass beim Pendeln dementsprechend konstruierte Führungen des Werkzeugs im Eingriff bleiben können und erst während des Lüfthubs voneinander getrennt werden, so dass genügend Platz entsteht das Werkstück durch die Vorrichtung zuzuführen.
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Der Hauptantrieb und die Teilapparatachse besitzen gemäß einem Ausführungsbeispiel eine gemeinsame elektronische Leitwelle. Gegen Ende des Stanzprozesses zum Herstellen eines Stators und eines Rotors, wenn zusätzlich während des Stanzens des Stators, Rotor und Stator voneinander getrennt werden, wird das Blech instabil da die Mitnahme der Teilapparats durch das Achsloch des Rotors erfolgt.
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Die Regelung der Leitwelle wird gemäß einem Ausführungsbeispiel genutzt, um die Hubzahl und damit die Dynamik zu reduzieren und exakt zu regeln, so dass die Genauigkeit des Blechs weiterhin gewährleistet ist.
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Hilfreich für diesen Prozess ist ebenfalls die bereits beschriebene Optimierung von Teilapparat und Hauptantrieb.
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Vorteilhafterweise kann mit dem Direktantrieb 118 ohne weitere Maßnahmen ein Zweistellungsstanzen durchgeführt werden. In diesem Fall sind im Werkzeug zwei Stempel in unterschiedlichen Höhen eingebaut. Mit dem positionsgeregelten Direktantrieb 118 kann mit dem Stößel so gefahren werden, dass nur ein Stempel eintaucht und danach vor Auftreffen des zweiten Stempels reversiert wird. In einem nächsten Hub kann zum Beispiel über den bisherigen unteren Umkehrpunkt gefahren werden. Dieser Prozess ist wiederherum für jede Nut frei programmierbar.
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Für den Lufthüb wird keine zusätzliche Achse benötigt sondern kann einfach durch die Positionierung des Stößels, bzw. durch Stopp in dem oberen Totpunkt erfolgen.
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Die als Antriebseinheit ausgeführte Antriebsvorrichtung ist gemäß einem Ausführungsbeispiel in dem separaten Gehäuse 574 montiert und kann sehr einfach für Wartungszwecke oder Austausch vom Grundgestell der Stanze demontiert werden.
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Weiterhin besitzt der Direktantrieb 118 gemäß einem Ausführungsbeispiel einen auf der Antriebswelle integrierten Massenausgleich, der die Beschleunigungen des Stößels inklusive des Werkzeuggewichts ausgleicht. Die Vermeidung von Vibrationen trägt zur Laufruhe und Verlängerung der Lebensdauer aller Maschinenelemente bei.
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Bei Handeinlegearbeiten ist denkbar, dass kein Schutzgitter mehr notwendig ist, da bei einer Pendelbewegung der Arbeitshub dementsprechend reduziert wird, dass laut DIN keine Quetschgefahr mehr entsteht. Die Ergonomie und Taktzeit beim Be- und Entladen wird bei Handeinlegearbeiten dann deutlich verbessert.
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Weiterhin hat der Hauptantrieb als Direktantrieb 118 sehr wenige Bauteile und bietet auch aufgrund des geringen Bauraums einen sehr steifen Antrieb, was sich auf die Lebensdauer sehr positiv auswirkt.
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Der Hauptantrieb wird gemäß einem Ausführungsbeispiel flüssig gekühlt und ist gemäß einem Ausführungsbeispiel wälzgelagert. Damit werden Temperatureinflüsse in Form von Längenausdehnung vermieden, die sonst den Produktionsprozess, der im „Hunderstelbereich“ stattfindet negativ beeinflussen könnten.
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6 zeitliche Verläufe 616, 622 einer Bewegung des Stößels und des Werkstücks gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um ein Verlauf 616 der Bewegung des Stößels entlang der in 1 gezeigten Stanzachse und einen Verlauf 622 der Drehung des Werkstücks um die in 1 gezeigte Teilapparatachse handeln.
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Auf der Abszisse ist dabei die Zeit t und auf der Ordinate eine Strecke s bezüglich des Verlaufs 616 der Bewegung des Stößels und eine Winkelstellung α bezüglich des Verlaufs 622 der Drehung des Werkstücks aufgetragen.
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Der Verlauf 616 entspricht einer Drehung der Antriebswelle, beispielsweise des in 5 gezeigten Direktantriebs, beispielsweise mit einer gleichbleibenden Drehgeschwindigkeit oder einer variablen Drehgeschwindigkeit.
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Das Niveau s0 entspricht einem unteren Umkehrpunkt des Stößels, das Niveau s1 einer Unterseite des Werkstücks, das Niveau s2 einer Oberseite des Werkstücks, das Niveau s3 einem Niveau eines Niederhalters für das Werkstück und das Niveau s4 einem oberen Umkehrpunkt des Stößels. Der Abstand zwischen s1 und s2 entspricht somit einer Blechdicke des Werkstücks. Der Abstand zwischen s0 und s4 entspricht einem Stanzhub des Stößels.
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Zum Zeitpunkt t0 befindet sich die Antriebswelle in einer Winkelstellung, die dem oberen Umkehrpunkt des Stößels entspricht. Die Zeitpunkte t1 und t3 kennzeichnen Auftreffpunkte des Niederhalters auf dem Werkstück. Die Zeitspanne ts zwischen den Zeitpunkten t1 und t3 entspricht einem Stanzvorgang. Zum Zeitpunkt t2 ist dabei der untere Umkehrpunkt und zum Zeitpunkt t4 erneut der obere Umkehrpunkt des Stößels erreicht.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Antriebswelle zwischen den Zeitpunkten t0 und t4 in einer ersten Drehrichtung um einen Anteil einer vollen Umdrehung der Antriebswelle gedreht. Zur Durchführung eines weiteren Stanzhubs wird die Antriebswelle anschließend an den Zeitpunkt t4 entgegen der ersten Drehrichtung um den Anteil zurückgedreht.
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Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel wird die Antriebswelle zwischen den Zeitpunkten t0 und t2 in einer ersten Drehrichtung um einen Anteil einer vollen Umdrehung der Antriebswelle gedreht und zwischen den Zeitpunkten t2 und t4 entgegen der ersten Drehrichtung um den Anteil zurückgedreht.
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Der Zeitpunkt t5 kennzeichnet einen Endpunkt des Teilapparats und der Zeitpunkt t6 einen Startpunkt des Teilapparats. Zwischen den Zeitpunkten t5 und t6 kann das Werkstück aufgrund des Stanzvorgangs nicht gedreht werden.
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Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel führt die Antriebswelle zwischen den Zeitpunkten t0 und t4 in einer ersten Drehrichtung eine volle Umdrehung aus. Zur Durchführung eines weiteren Stanzhubs wird die Antriebswelle anschließend an den Zeitpunkt t4 in der ersten Drehrichtung um eine weitere volle Umdrehung weitergedreht.
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Gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel wird die Antriebswelle beispielsweise zwischen den Zeitpunkten t1 und t3 mit einer geringeren Drehgeschwindigkeit gedreht als zwischen den Zeitpunkten t0 und t1 und/oder den Zeitpunkten t3 und t4. Auf diese Weise kann die Zeit ts erhöht werden.
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7 zeigt entsprechend zu 6 zeitliche Verläufe 616, 622 der Bewegung des Stößels und des Werkstücks gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im Unterschied zu dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel wurde eine Antriebsoptimierung des Teilapparats vorgenommen. Dabei wird die Antriebswelle in der dem oberen Umkehrpunkt s4 entsprechenden Winkelstellung angehalten und dann mit einer erhöhten Geschwindigkeit bewegt um den Stanzvorgang durchzuführen. Aufgrund der erhöhten Geschwindigkeit erreicht der Stößel den oberen Umkehrpunkt zu einem im Vergleich zu 6 vorgezogenen Zeitpunkt t4. Zudem ist die Zeit ts des Stanzvorgangs deutlich reduziert. Dadurch ist die verfügbare Zeit tTA für die Teilapparatachse deutlich vergrößert.
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Aus den 6 und 7 wird ersichtlich, dass durch eine Variation der Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung der Antriebswelle eine hohe Flexibilität bezüglich der Antriebsoptimierung sowohl des Hauptantriebs als auch des Teilapparats möglich wird.
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8 zeigt eine schematische Darstellung unterschiedlicher Hübe 801, 803, 805 des Stößels gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Beispielhaft ist ein Lüfthub 801 gezeigt, bei dem der Stößel zwischen einem obersten Umkehrpunkt und einem untersten Umkehrpunkt bewegt wird.
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Ferner ist ein Stanzhub 803 gezeigt, bei dem der Stößel zwischen einem oberen Umkehrpunkt und dem untersten Umkehrpunkt bewegt wird.
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Ferner ist ein weiterer Stanzhub 805 gezeigt, bei dem der Stößel zwischen dem oberen Umkehrpunkt und einem unteren Umkehrpunkt bewegt wird. Wird der Stanzhub 803 und der weitere Stanzhub 805 zur Bearbeitung eines Werkstücks eingesetzt, so können zwei Stanzebenen eines Werkzeugs genutzt werden.
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9 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Antreiben einer Vorrichtung zum Nutenstanzen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um eine Vorrichtung handeln, wie sie anhand von 1 beschrieben ist.
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Das Verfahren umfasst einen Schritt 901, in dem eine Antriebswelle des Direktantriebs der Vorrichtung gedreht wird, um den Stößel zu bewegen. Durch das Drehen kann beispielsweise ein Stanzhub oder ein Lüfthub ausgeführt werden. Der Schritt 901 kann mehrfach wiederholt ausgeführt werden, wobei beispielsweise ein Drehwinkel der Drehung der Antriebswelle variiert werden kann.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfass der Schritt 901 einen Schritt 903, in dem die Antriebswelle in einer Drehrichtung gedreht wird und zusätzlich oder alternativ einen Schritt 905, in dem die Antriebswelle in der entgegengesetzten Drehrichtung gedreht wird. Somit kann ein Pendelbetrieb durchgeführt werden.
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Optional umfasst das Verfahren einen Schritt 907 durch den eine Drehung des Werkstücks um die Teilapparatachse bewirkt wird. Beispielsweise wird zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schritten 901 ein Schritt 907 ausgeführt, sodass das Werkstück zwischen zwei Stanzvorgängen gedreht wird.
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Optional umfasst das Verfahren einen Schritt 909, durch den ein Abstand zwischen der Teilapparatachse und der Stanzachse verändert wird. Dazu kann beispielsweise ein geeignetes elektrisches Verfahrsignal an die in 1 gezeigte Einrichtung zum Verfahren bereitgestellt werden.
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Zumindest einige der Schritte 901, 903, 905, 907, 909 können zur Bearbeitung eines Werkstücks in geeigneter und auch wechselnder Reihenfolge mehrfach wiederholt ausgeführt werden. Eine Steuerung der Schritte kann beispielsweise unter Verwendung der anhand von 3 beschriebenen Steuereinrichtung erfolgen.
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Beispielsweise wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der Schritt 903 ausgeführt, um den Stößel von einem oberen Umkehrpunkt über einen untersten Umkehrpunkt zurück zu dem oberen Umkehrpunkt zu verfahren. Anschließend wird der Schritt 905 ausgeführt, um den Stößel von dem oberen Umkehrpunkt über den untersten Umkehrpunkt zurück zu dem oberen Umkehrpunkt zu verfahren. Anschließend kann der Schritt 907 und danach erneut die Schritte 903, 905 ausgeführt werden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Schritt 903 ausgeführt, um den Stößel von einem oberen Umkehrpunkt zu einem unteren Umkehrpunkt zu verfahren. Anschließend wird der Schritt 905 ausgeführt, um den Stößel 114 von dem unteren Umkehrpunkt zu dem oberen Umkehrpunkt zurück zu verfahren. Anschließend kann der Schritt 907 und danach erneut die Schritte 903, 905 ausgeführt werden.
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10 zeigt eine schematische Darstellung einer Werkzeugkassette für eine Vorrichtung zum Nutenstanzen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Werkzeugkassette umfasst ein Werkzeugoberteil 230 und ein Werkzeugunterteil 1030. Im montierten Zustand ist das Werkzeugoberteil 230 beispielsweise an dem freien Ende des in 1 gezeigten Stößels befestigt und das Werkzeugunterteil 1030 ist an der in 4 gezeigten Tischplatte befestigt.
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Das Werkzeugoberteil 230 umfasst zumindest ein, hier beispielhaft zwei obere Führungselemente 1032. Das Werkzeugunterteil 1030 umfasst zumindest ein, hier beispielhaft zwei untere Führungselemente 1034. Die oberen Führungselemente 1032 und die unteren Führungselemente 1034 weisen je Führungsflächen auf, entlang derer die zueinander korrespondierenden Führungselemente 1032, 1034 aneinander gleiten können, wenn das Werkzeugoberteil 230 entlang der Stanzachse 116 bewegt wird.
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Während eines Stanzvorgangs führt das Werkzeugoberteil 230 einen Stanzhub, bei der Verwendung eines Direktantriebs beispielsweise in Form eines Pendelhubs aus. Die Längen der Führungsflächen bezogen auf die Richtung der Stanzachse 116 sind so gewählt, dass eine Führungslänge 1036 zumindest dem maximalen Stanzhub entspricht. Auf diese Weise werden die Werkzeugteile während des Stanzvorgangs sicher durch die Führungselemente 1032, 1034 geführt.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Führungselemente 1032, 1034 lösbar mit den Werkzeugteilen 230, 1030 verbunden und können nach dem Einbau der Werkzeugkasse in die Vorrichtung zum Nutenstanzen entnommen werden. Dies erleichtert das Verfahren des Werkstücks zwischen den Werkzeugteilen 230, 1030 hindurch.
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11 zeigt eine schematische Darstellung der anhand von 10 beschriebenen Werkzeugkassette für eine Vorrichtung zum Nutenstanzen gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Die Werkzeugkassette ist bei einem Lüfthub gezeigt, bei dem das Werkzeugoberteil 230 entlang der Stanzachse 116 weiter als bei einem Stanzvorgang von dem Werkzeugunterteil 1030 wegbewegt wurde, um ein Zuführen oder Entfernen eines Werkstücks 102 zu ermöglichen.
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In 11 sind die oberen Führungsflächen 1132 der oberen Führungselemente 1032 sowie die unteren Führungsflächen 1134 der unteren Führungselemente 1034 mit Bezugszeichen versehen.
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Während des Lüfthubs kann das Werkzeugoberteil 230 einen Maximalhub 1136 aufweisen. Somit kann die Werkzeugkassette maximal weit geöffnet sein.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird der Stößel soweit in einen oberen Umkehrpunkt, beispielsweise dem oberen Totpunkt, verfahren, dass sich die Führungselemente 1032, 1034 nicht mehr überlappen und ein durchgängiger Spalt zwischen den Werkzeugteilen 230, 1030 entsteht, der größer als eine Dicke des Werkstücks 102 ist. Wird das Werkstück zwischen den Werkzeugteilen 230, 1030 hindurchgeführt, so befindet sich das Werkzeugoberteil 230 vollständig oberhalb und das Werkzeugunterteil 1030 vollständig unterhalb des Werkstücks 102.
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Durch die Verwendung des Direktantriebs kann während des Stanzens durch eine Pendelbewegung nur im unteren Bereich der als Führungen ausgeformten Führungselemente 1032, 1034 gefahren werden, wo die geeignet konstruierten Führungselemente 1032, 1034 immer eingetaucht bleiben und die nötige Führung für die geringen Schneidspalte sicherstellen. Nach Beendigung des Stanzprozesses wird der Stößel gemäß einem Ausführungsbeispiel in den oberen Totpunkt gefahren, was dem Lüfthub entspricht. Dadurch werden die Führungselemente 1032, 1034 auseinander gefahren, so dass die Vorrichtung bei der Verwendung eines O-Gestells von hinten über und unter den getrennten Führungselementen 1032, 1034 vorbei beladen werden kann.
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12 zeigt ein bearbeitetes Werkstück 1202 gemäß einem Ausführungsbeispiel, das beispielsweise aus einem unbearbeiteten Werkstück unter Verwendung der anhand von 1 beschriebenen Vorrichtung hergestellt wurde. Das Werkstück 1202 ist ein kreisrundes Blech, in das Durchgangslöcher gestanzt wurden. Die Durchgangslöcher sind dabei entlang eines äußeren Rings und optional entlang eines inneren Rings angeordnet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel dienen die Durchgangslöcher entlang des inneren Rings lediglich als Luftlöcher. Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich beim dem Werkstück 1202 um ein mit intermittierenden Stanzen hergestelltes Blech.
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13 zeigt eine schematische Darstellung eines Stanzsystems 1300 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Stanzsystem 1300 umfasst eine Bereitstellungseinrichtung 1310 zum Bereitstellen eines unbearbeiteten Werkstücks, eine Vorrichtungen 100 zum Nutenstanzen und eine Ablageeinrichtung 1312 zum Ablegen eines von der Vorrichtung 100 bearbeiteten Werkstücks, wie es beispielhaft in 12 gezeigt ist. Die Bereitstellungseinrichtung 1310, die Vorrichtungen 100 zum Nutenstanzen und die Ablageeinrichtung 1312 sind in Reihe angeordnet. Dabei ist die Vorrichtung 100 zwischen der Bereitstellungseinrichtung 1310 und der Ablageeinrichtung 1312 angeordnet. Eine Verfahreinrichtung 1316 ist ausgebildet, um das Werkstück durch gleichgerichtete Verfahrbewegungen entlang einer Verfahrachse 1320 von der Bereitstellungseinrichtung 1310 zu der Vorrichtungen 100 und von der Vorrichtung 100 zu der Ablageeinrichtung 1312 zu verfahren.
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Eine solche Anordnung kann vorteilhafterweise unter Verwendung einer ein O-Gestell aufweisenden Vorrichtung 100 umgesetzt werden, wie sie anhand von 1 beschrieben ist. Erleichtert wird eine solche Umsetzung durch den beschriebenen Direktantrieb, durch den auf einfache Weise ein ausreichend großer Lüfthub umgesetzt werden kann, durch den das verwendete Werkzeug vollständig auseinandergefahren werden kann, sodass von der Verfahreinrichtung 1316 ein Werkstück zwischen Werkzeugoberteil und Werkzeugunterteil hindurchbewegt werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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